Domaine de l'invention

La présente invention concerne le domaine de la mécatronique et plus particulièrement des actionneurs électriques, par exemple pour des applications automobiles telles que le déphasage rapide de l'arbre à cames de moteurs à combustion interne, sur la totalité de la plage de fonctionnement (y compris lorsque le moteur est à l'arrêt), pour réduire les émissions et la consommation de carburant tout en garantissant au véhicule des performances optimales; ainsi que l'actionnement de la pompe à eau du circuit refroidissement, pour améliorer la consommation de carburant des véhicules hybrides et augmenter l'autonomie des véhicules électriques.

De tels actionneurs peuvent être placés à proximité de l'organe à piloter et reliés à la batterie de l'automobile qui constitue alors la source de puissance, un calculateur du véhicule envoyant les informations de direction et de niveau de couple demandés à un circuit électronique de puissance intégré dans l'actionneur. De par leur niveau d'intégration sur le moteur thermique, ces actionneurs doivent être extrêmement compacts ce qui requiert d'optimiser aussi bien la partie moteur que le circuit électronique. De manière plus générale, on peut envisager, pour de tels actionneurs, d'autres applications où l'ensemble mécatronique doit délivrer un couple élevé avec une grande dynamique d'ajustement et une grande précision.

Une des problématiques principales de ces actionneurs concerne la dissipation de la chaleur générée par les composants de puissance de l'électronique de commande intégrée, au regard de la température ambiante usuellement élevée, des densités de puissance mises en jeu ainsi que de l'extrême compacité requise qui minimise les surfaces d'échange.

En corollaire, la fiabilité de l'électronique de commande ainsi que sa contribution à la fiabilité du système piloté par l'actionneur constituent un enjeu additionnel. Etat de la technique

On connaît dans l'état de la technique plusieurs exemples de tels actionneurs.

A titre d'exemple, la demande de brevet DE102018117987 décrit une autre solution de moteur électrique équipé d'un module de moteurde base et un module enfichable qui est relié électriquement et mécaniquement au module de moteur de base et est conçu comme un module électronique. Le module électronique comprend l'électronique de puissance, l'électronique d'attaque et l'électronique de commande, le module électronique et le module de moteur de base dissipant chacun de la chaleur via un trajet de chaleur (A, B), les trajets de chaleur (A, B) étant séparés les uns des autres. Cette solution ne permet pas d'optimiser la maîtrise thermique.

On connaît également la demande de brevet WO2015144156A1 qui propose une solution d'évacuation via le couvercle métallique fermant l'arrière d'un ensemble mécatronique. L'actionneur comprend un moteur électrique équipé d'un stator, monté et fixé dans un premier élément de boîtier, et un module électronique qui est monté et fixé dans un second élément de boîtier lui-même relié à un enroulement statorique au moyen de câbles traversant au moins un élément de boîtier. Les éléments de boîtier forment un ensemble monobloc conduisant la chaleur et le boîtier est conçu comme un dissipateur de chaleur destiné au stator et au module électronique.

Inconvénients de l'art antérieur

Les solutions de l'art antérieur ne permettent donc pas d'évacuer de manière totalement efficace les calories produites par les composants de puissance du circuit électronique.

En effet, l'évacuation par le couvercle arrière n'est pas optimale car cette partie de l'actionneur est en matière plastique, présentant une conductivité thermique médiocre, et sa surface extérieure est exposée à l'environnement thermique qui peut être relativement élevé, notamment pour les applications concernant des moteurs thermiques.

Par ailleurs, l'assemblage et la fabrication de ces solutions sont relativement laborieux. Enfin, la robustesse mécanique et électrique des solutions connues est perfectible. Solution apportée par l'invention

Afin de répondre aux inconvénients de l'art antérieur, la présente invention concerne selon son acception la plus générale un actionneur comportant : un ensemble statorique (30) formé par un paquet de tôles (32) entouré de bobines (31) et au moins un connecteur (35, 39), un ensemble rotorique aimanté (13), un circuit électronique (20) comportant les composants électroniques de puissance (28, 29) pour alimenter lesdites bobines (31) statoriques, un flasque (1) étant au moins en partie métallique, ledit ensemble statorique (30) venant en contact thermique avec ledit flasque (1), ledit ensemble statorique (30) présentant un logement d'un premier palier (11, 12) de guidage d'un arbre moteur (10), caractérisé en ce que la partie métallique dudit flasque (1) forme une surface frontale (2) traversée par ledit arbre moteur (10) destiné à être connecté sur l'organe à commander, les composants électroniques de puissance (28, 29) dudit circuit électronique (20) étant en contact thermique direct ou indirect avec la paroi intérieure dudit flasque (1) afin de créer des ponts thermiques entre le circuit électronique et la partie métallique du flasque pour évacuer la chaleur par la surface frontale (2) du côté de la sortie dudit arbre moteur (10).

Avantageusement, l'ensemble statorique est en contact thermique direct ou indirect avec la surface frontale (2) pour créer des ponts thermiques afin d'évacuer la chaleur par la surface frontale du côté de la sortie de l'arbre moteur, ledit circuit électronique est en contact avec ledit ensemble statorique pourformer un bloc, et que la surface frontale est configurée pour recevoir le bloc formé par ledit circuit électronique accolé audit ensemble statorique, l'ensemble statorique est surmoulé dans une matière présentant une conductivité thermique supérieure à celle de l'air, ou inséré dans une enveloppe métallique, ledit flasque comporte un second palier de guidage de l'arbre moteur, ledit ensemble statorique assure la fermeture arrière dudit flasque, ledit ensemble rotorique aimanté comporte un aimant de codage de la position du rotor apte à interagir magnétiquement avec un capteur magnétique placé sur ledit circuit électronique, la surface extérieure dudit ensemble statorique présente des éléments de calage dudit circuit électronique, lesdites bobines sont reliées électriquement au circuit électronique par des connecteurs à pression de type « pressfit » ou alternativement, via des pistes métalliques « leadframes », le circuit électronique présente des composants de filtrage d'encombrement réduit et est positionné au-devant de l'ensemble statorique surmoulé, au sein de l'évasement annulaire transversal du flasque, le circuit électronique est positionné à l'arrière de l'ensemble statorique surmoulé, et est en contact thermique avec le flasque par le biais d'une pièce métallique présentant des excroissances axiales logées dans des dégagement du paquet de tôle.

Selon une variante, l'actionneur comporte une électronique intelligente et au moins deux bobinages triphasés contrôlables indépendamment, deux microcontrôleurs ou un microcontrôleur double, l'électronique intelligente pouvant détecter un défaut interne en diagnostiquant les éléments électroniques et électriques, pouvant contrôler un bobinage triphasé exempt de défauts afin de proposer au minimum la moitié du couple nominal à courant nominal et pouvant informer le système par le canal de communication.

L'architecture de l'actionneur selon l'invention a pour effet que l'électronique et le stator bobiné sont placés en contact thermique avec le flasque, au plus proche de l'interface client, ce qui favorise et simplifie les échanges thermiques avec cette dernière. Par la même occasion, une telle architecture permet de simplifier la structure globale de l'actionneur, en supprimant par exemple le capot arrière et l'opération de soudure par ultrasons associée ou par toute autre solution équivalente telle que le collage, le soudage laser, etc.

Description détaillée d'un exemple non limitatif de l'invention La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un exemple d'application non limitatif de l'invention qui suit, se référant aux dessins annexés où

- la figure 1 représente une vue en coupe d'une première variante de réalisation plus spécifiquement destiné à une application de déphaseur d'arbre à cames électronique,

- la figure 2 représente une vue en perspective d'un coupe partielle éclatée de l'ensemble statorique surmoulé selon la première variante de réalisation,

- la figure 3 représente deux vues en perspective de dessus de l'ensemble statorique de la première variante de réalisation avant et après l'engagement du circuit électronique,

- la figure 4 représente une vue en perspective en coupe partielle de la première variante de réalisation faisant apparaître le circuit électronique,

- la figure 5 représente une vue en coupe d'une deuxième variante de réalisation,

- la figure 6 représente deux vues en perspective de dessus de l'ensemble statorique de la deuxième variante de réalisation avant et après l'engagement du circuit électronique,

- la figure 7 représente une vue en perspective en coupe partielle de la seconde variante de réalisation faisant apparaître le circuit électronique,

- la figure 8 représente une vue en coupe d'une troisième variante de réalisation,

- la figure 9 représente une vue en perspective de dessus en coupe partielle et une vue en perspective de dessous de l'ensemble statorique de la troisième variante de réalisation et faisant apparaître le circuit électronique,

- la figure 10 représente une vue en coupe de côté de la quatrième variante de réalisation,

- la figure 11 représente une vue en perspective de dessus de la quatrième variante de réalisation, le flasque étant désolidarisé et vu en coupe de trois quarts,

- la figure 12 représente une vue en perspective de dessus de la quatrième variante de réalisation sans flasque et soit sans, soit avec le circuit électronique,

- la figure 13a et la figure 13b illustrent une comparaison des courants du bus de puissance et leur décomposition harmonique dans le cas d'une architecture classique et d'une architecture optimisée pour en limiter les oscillations

- la figure 14 représente un schéma bloc de l'ensemble de commande d'un ensemble mécatronique selon l'invention. Principe général

L'invention sera décrite ci-après en référence à plusieurs exemples de réalisation, non limitatifs, permettant chacun de répondre au même problème technique qui est d'améliorer l'évacuation des calories produites par les composants de puissance du circuit électronique de commande des bobines du moteur en créant des ponts thermiques entre le circuit électronique, la partie métallique du flasque et la masse de l'équipement auquel l'actionneur est raccordé pour exercer une fonction de déplacement angulaire d'un organe.

Afin de limiter les redondances de la description, certains aspects techniques communs aux différents modes de réalisation et décrits pour l'une des variantes ne seront pas répétés pour les autres variantes, sans que cela ne puisse être interprété comme étant limité à ladite variante.

Lesdites variantes concernent une application de l'invention de type déphaseur d'arbre à cames électrique ou pompe à eau, ces deux applications diffèrent seulement par la forme du flasque, qui permet l'assemblage de l'actionneur à l'application. L'invention porte sur le développement d'une nouvelle architecture optimisée, notamment d'un point de vue thermique. En effet, un tel actionneur évolue dans un environnement difficile correspondant au compartiment moteur du véhicule. Outre les sollicitations en vibrations, l'actionneur subit des températures élevées (> 120 °C). Or, ce dernier est dit intelligent car il comporte une électronique embarquée complexe et dont certains composants ont des températures critiques à ne pas dépasser.

De ce fait, il est nécessaire de mettre en place une architecture permettant de répondre au mieux à cette contrainte en dissipant de façon optimale la chaleur émise par le circuit électronique. Comme indiqué précédemment, le problème rencontré est la chaleur émise par l'électronique embarquée couplée à la température ambiante élevée du compartiment moteur, pouvant ainsi conduire à la destruction de cette même électronique si des températures critiques sont atteintes et si un régime de fonctionnement nominal est conservé. Notamment, les composants particulièrement sensibles à ces températures sont les interrupteurs de puissance de type MOS participant au pilotage des trois phases du moteur. Pour augmenter la capacité de dissipation thermique, l'invention vise à exploiter l'interface réceptrice de l'actionneur, c'est-à-dire la culasse du moteur à combustion interne ou le corps de pompe, afin de dissiper la chaleur émise par le circuit électronique et ainsi drainer la chaleur émise par le circuit électronique vers ladite culasse du moteur à combustion interne ou ledit corps de pompe. En effet, ces éléments sont à une température stable et régulée. Pour parvenir à réaliser ce drainage de chaleur, il est nécessaire de créer un pont thermique entre le circuit électronique et le flasque métallique qui est en contact direct avec un élément de l'organe à entraîner, par exemple la culasse du moteur à combustion interne ou le corps de pompe. Ce flasque est par exemple constitué par une pièce de fonderie en aluminium, une pièce emboutie, ou une pièce métallique frittée et il possède une grande surface de contact avec la culasse ou le corps de pompe, afin de favoriser les échanges thermiques.

Description détaillée d'exemples de réalisation plus spécifiquement dédiés à un déphaseur d'arbre à cames électronique

Les figures 1 à 3 représentent un premier exemple de réalisation, plus spécifiquement destiné à une application de déphaseur d'arbre à cames électronique. Le flasque (1) forme un bloc massif embouti avec une face frontale (2) traversée par l'arbre moteur (10) entraînant l'organe accouplé à l'actionneur. Le flasque (1) définit un logement dans lequel sont positionnés : le circuit électronique (20) un ensemble statorique (30) surmoulé.

Le flasque (1) présente un évasement transversal (3) annulaire complémentaire d'un évasement (33) annulaire de l'ensemble statorique surmoulé (30). Le flasque (1) et l'ensemble statorique (30) surmoulé sont assemblés grâce auxdits évasements (3, 33) annulaires puis maintenus par des vis insérées dans des pièces métalliques (4) creuses, permettant la fixation de l'actionneur sur un organe complémentaire, par exemple une culasse moteur. La forme d'évasement transversal n'est pas limitée à annulaire. Toutes les autres formes des évasements, qui permettent d'assembler le flasque et l'ensemble statorique, sont utilisables.

Ce mode de réalisation comprend aussi un ensemble rotorique aimanté (13) comprenant un rotor à aimants, un arbre moteur (10) et optionnellement un aimant de positionnement (17). Ledit arbre moteur (10) est lié à un rotor à aimants permanents fabriqués par exemple en aimants frittés. Il est constitué de manière connue par un paquet de tôles (16) dans lequel sont enchâssés des morceaux d'aimants (15). Bien entendu, d'autres solutions connues dans l'état de la technique, par exemple un rotor à aimants surfaciques peuvent être mis en œuvre.

Le guidage de l'arbre moteur (10) est assuré par un palier (11) avant serti dans la face frontale (2) du flasque (1) et par un palier (12) arrière intégré dans l'ensemble statorique (30) surmoulé. L'arbre moteur (10) pouvant présenter à sa partie avant un aimant de positionnement (17) interagissant magnétiquement avec des sondes de Hall (26) montée sur le circuit électronique (20) pour délivrer une information de position angulaire du rotor.

Par convention, on désignera par « avant » le coté de la sortie de l'arbre moteur (10), ce qualificatif s'appliquant à la totalité des composants.

L'ensemble statorique (30) surmoulé intègre une culasse formée par un paquet de tôles (32) entouré de bobines (31). La liaison électrique entre les bobines et le circuit électronique (20) est réalisée de manière connue par des connecteurs (27) en chas d'aiguille (communément décrits comme de type « pressfit »). Le surmoulage présente à sa face frontale avant des protubérances formant des goupilles de positionnement (34) du circuit électronique (20).

L'ensemble statorique (30) surmoulé intègre aussi un ou plusieurs connecteurs (35, 39) surmoulés. L'un des connecteurs (35) reçoit le courant de puissance d'alimentation en courant continu. L'autre connecteur (39) est destiné à l'entrée et la sortie des signaux de commande de faible puissance : entrée de la consigne, préférentiellement image du couple et du sens de rotation demandés en entrée, sortie des signaux informant sur la direction et la vitesse de rotation.

Les connecteurs (35, 39) comportent des pistes métalliques terminées par des connectiques (40, 41) de type pressfit destinées à assurer l'arrivée de l'alimentation et des signaux de commande à la carte électronique (20). L'ensemble statorique (30) surmoulé forme ainsi un bloc monolithique, de forme cylindrique prolongé par les connecteurs (35, 39), définissant une cavité centrale pour l'insertion du rotor. Le circuit électronique (20) de forme discale peut être poussé contre la surface frontale pour permettre l'engagement des connecteurs (27) et des goupilles de positionnement (34) dans les trous correspondant du circuit électronique (20) imprimé.

Optionnellement, une pâte ou une colle thermique est déposée entre la surface arrière du circuit électronique (20) et la face avant de l'ensemble statorique (30) surmoulé pour améliorer la conductivité thermique entre le circuit électronique (20) et la masse de l'ensemble statorique (30) surmoulé.

Cet ensemble est ensuite glissé dans le flasque (1) avant scellage par les liaisons périphériques. Un joint (38) positionné entre les prolongements annulaires du flasque (1) et de l'ensemble statorique (30) surmoulé assure l'étanchéité de l'actionneur.

Ce joint (38) peut être de type « shape seal », c'est-à-dire un joint de forme, afin d'assurer l'étanchéité entre l'ensemble statorique (30) surmoulé et le flasque (1), ou un joint torique.

Dans le cas d'un joint (38) de forme, l'étanchéité se fait sur la face plane du flasque (1) et la gorge logeant le joint est circulaire. Un joint de forme est adapté pour ce type de contact plan, et de plus, celui-ci dispose de godrons permettant son maintien dans la gorge prévue à cet effet.

Le circuit électronique (20) est ainsi positionné au sein de la surface intérieure de la face frontale du flasque (1). Une pâte ou une colle thermique assure la conduction thermique entre les composants de puissance, soit les composants électroniques de puissance (29) du filtre du bus de puissance, ou alors les composants électroniques de puissance (28) étant des interrupteurs de puissance de type MOS, et la surface intérieure du flasque (1). Une distance nominale est conservée entre le fond du flasque (1) et la surface des composants électroniques dudit circuit électronique (20), l'intégralité du circuit électronique (20) pourra alors être en contact thermique avec le flasque (1) par l'intermédiaire de pâte thermique, une colle thermique, ou éventuellement d'une mousse à forte conductivité thermique.

Si implémenté, l'aimant de positionnement (17) interagit magnétiquement avec des sondes de Hall (26) montées sur le circuit électronique pour délivrer une information de position angulaire du rotor.

Les figures 4 à 7 représentent un deuxième exemple de réalisation pour une application de déphaseur d'arbre à cames électronique. Celui-ci diffère du précédent en ce que les bobines (31) ne sont plus directement connectées sur le circuit électronique (20) par les connecteurs (27) « pressfit », mais par l'intermédiaire de pistes métalliques (21) ou « leadframe » en anglais afin de supprimer le routage des bobines sur ledit circuit électronique (20) ce qui permet d'accroître le courant d'alimentation des bobines. Une piste métallique (21) par phase électrique est employée et permet d'assurer la distribution du courant vers les bobines associées à cette phase. De manière à garder un processus d'assemblage simple, lesdites pistes métalliques (21) sont assemblées dans une pièce support (22) permettant un positionnement et un maintien précis des pistes métalliques (21) sur le paquet de tôles (32) bobiné, avant l'opération de surmoulage, intégrant alors l'ensemble statorique (30) surmoulé. L'invention inclut l'utilisation de connectiques autodénudantes (non représentées) pour assurer la connexion électrique des pistes métalliques (21) aux bobines (31) lors de l'opération de positionnement de la pièce support (22) sur le paquet de tôles (32) bobiné. Les connecteurs (24) terminent les pistes métalliques (21) à leur seconde extrémité et permettent d'assurer le contact électrique avec le circuit électronique (20). Dans le mode de réalisation présenté, ils sont de type « pressfit » et le nombre de connecteurs par piste est ajusté en fonction du courant maximum d'alimentation des phases électriques. Bien entendu, cet exemple n'est pas limitatif et n'importe quel type de connexion des pistes au circuit électronique qu'envisagerait l'homme de métier est inclus dans l'invention.

Ce mode de réalisation diffère aussi du premier en ce que lesdites pistes métalliques s'étendent axialement au-dessus des bobines (31), réduisant l'espace alloué au circuit électronique (20) sur la périphérie extérieure. Ainsi de manière à pouvoir loger tous les composants électroniques, ledit circuit électronique s'étend sur sa périphérie intérieure et nécessite donc de disposer l'aimant de positionnement (17) en regard axial du circuit électronique (20).

Les figures 8 et 9 représentent un troisième exemple de réalisation pour une application de déphaseur d'arbre à cames électronique. Ce mode de réalisation diffère des deux précédents en ce que le circuit électronique (20) n'est pas située à l'intérieur de l'évasement annulaire transversal (3), mais accolé à la partie arrière de l'ensemble statorique (30) surmoulé. Ce mode de réalisation est privilégié dans le cas où les composants électroniques de puissance (29) associés au filtre électronique de l'alimentation électrique sont particulièrement encombrants et ne peuvent pas être avantageusement installés à l'intérieur du flasque (1) métallique.

L'installation du circuit électronique (20) sur la partie arrière de l'ensemble statorique surmoulé permet d'exploiter l'espace situé autour des connecteurs (35, 39) pour disposer lesdits composants électroniques de puissance (29) sans augmenter les dimensions globales de l'actionneur électrique.

Une connexion de type leadframe entre les bobines (31) et le circuit électronique (20) est utilisée de manière à limiter les dimensions dudit circuit électronique.

De manière à efficacement drainer les calories du circuit électronique (20) vers l'organe à piloter, des ponts thermiques relient ledit circuit électronique (20) au flasque (1), ces ponts thermiques sont réalisés à l'aide d'une pièce métallique (37) présentant des excroissances axiales (36). Lesdites excroissances axiales (36) sont avantageusement logées dans des dégagements (320) du paquet de tôles (32) pour offrir une surface de contact importante avec le paquet de tôles (32) afin d'assurer une bonne évacuation des calories produites par les pertes dans les bobines (31) et le paquet de tôles (32), mais aussi de manière à ne pas impacter sur l'encombrement radial de l'actionneur électrique. Un jeu nominal entre le circuit électronique (20) et la pièce métallique (37) permet d'assurer un bon contact thermique par l'ajout d'une pâte, d'une mousse, ou d'une colle thermique comblant ledit jeu. Le contact thermique entre la pièce métallique (37) et le flasque (1) est assuré de part et d'autre par les excroissances axiales (36) et l'évasement annulaire transversal (3). Enfin, un jeu nominal axial entre l'ensemble statorique (30) surmoulé et le flasque (1) est assuré et peut être comblé par une pâte thermique ou une mousse thermique afin de favoriser l'évacuation des calories. La forme annulaire d'évasement transversal n'a pas d'effet limitatif, mais seulement illustratif. Toutes les autres formes des évasements sont possibles.

Description détaillée d'un exemple de réalisation spécifiquement dédié à une pompe à eau

Les figures 10 à 12 représentent un quatrième exemple de réalisation pour une application de pompe à eau. Ce mode de réalisation diffère du mode premier mode de réalisation en ce que le stator surmoulé avec ses bobines électrique est inséré dans une enveloppe métallique (5) afin de constituer l'ensemble statorique. Il diffère aussi en ce que l'évasement transversal (33) n'est pas réalisé dans le surmoulage du stator, mais dans l'enveloppe métallique (5) et en ce qu'il ne présente pas d'aimant (17) pour déterminer la position angulaire de l'arbre moteur (10), ceci n'étant pas spécialement désiré dans le cadre d'une pompe. Aussi, le flasque (1) présente dans sa partie frontale une chambre (18), réalisant ainsi une partie de la chambre du corps de pompe dans laquelle le fluide est pompé, cette chambre (18) étant reliée à un conduit (25) d'acheminement du fluide pompé. Dans le mode de réalisation présenté, le guidage (12) arrière de l'ensemble rotorique (13) est un palier lisse fixé dans un évasement de l'enveloppe métallique (5). On peut noter que dans le mode de réalisation présenté, le guidage (11) avant n'est pas présent, ce second guidage étant réalisé par la pompe auquel l'actionneur est assemblé, néanmoins l'arbre moteur (10) du rotor est partiellement guidé par une protubérance annulaire axiale (8) du surmoulage du stator. Ladite protubérance annulaire axiale (8) débouche sur la chambre (18), du flasque (1), et présente un diamètre légèrement supérieur à l'arbre moteur (10) de manière à laisser entrer le fluide à pomper dans une cavité interne de l'ensemble statorique (30), le fluide pouvant alors être au plus près des paquets de tôles (16, 32) du rotor et du stator. L'assemblage de l'actionneur s'effectue par insertion de l'ensemble rotorique dans l'enveloppe métallique (5) au niveau du premier palier (12), puis le stator surmoulé est chassé dans l'enveloppe métallique (5) en guidant partiellement l'arbre moteur (10) du rotor. La carte électronique est alors assemblée sur le surmoulage du stator et le flasque (1) inséré et maintenu à l'ensemble statorique (30) par des vis de fixation. Enfin ce mode de réalisation diffère en ce qu'il présente un seul connecteur (35) surmoulé permettant à la fois de transmettre l'alimentation de puissance et les signaux de commande. Ce mode de réalisation n'est toutefois pas limitatif de l'invention dans le cadre d'une pompe car la possibilité d'optimiser le refroidissement en laissant le fluide pompé s'écouler au sein de l'actionneur magnétique apporte des contraintes supplémentaires, comme la gestion de l'étanchéité qui doit se faire au travers de l'ajout de multiples joints (58, 68) afin d'éviter tout contact du fluide avec la carte électronique, ou encore par un surmoulage (6) de la surface intérieures des tôles du stator et un frettage (14) du rotor de manière à éviter la corrosion des tôles, ces derniers éléments augmentant l'entrefer magnétique diminuant les performances de l'actionneur. De plus cette construction ne s'affranchit pas de l'évacuation des calories par mise en contact thermique direct de l'ensemble statorique (30) et de la carte électronique (20) avec le flasque (1), qui reste le moyen de dissipation privilégié, ce flasque (1) permettant de meilleurs échanges thermiques avec le fluide en circulation. En effet, dans la configuration présentée, le fluide pénétrant dans la cavité interne du stator n'est pas contraint à un écoulement et le drainage des calories se fait alors plus par conduction.

Ainsi nous pouvons tout à fait imaginer d'autres moyens de réalisation d'actionneurs de pompe, plus proches du premier mode de réalisation pour lesquels le fluide pompé ne pénètre pas dans l'actionneur, voire même pour lesquels le flasque (1) ne réalise pas une partie du corps de pompe, mais est en contact direct avec ce dernier.

Optimisation de l'architecture électronique

Pour les modes de réalisation 1, 2 et 4, il résulte un gain conséquent en encombrement axial de par l'intégration de l'électronique directement dans le flasque (1). Cette intégration n'est permise que par la réduction des dimensions des composants du filtre de l'alimentation de puissance, à savoir des capacités et des inductances. Pour obtenir cette réduction dimensionnelle, deux stratégies peuvent être mises en oeuvre. La première découle directement de l'évolution technologique de l'électronique de puissance, qui permet d'obtenir à iso-puissance des encombrements bien inférieurs, typiquement une réduction volumique d'un facteur 2 ou 3. Une alternative que nous considérons est d'adapter la commande moteur, préférentiellement en commutation de bloc (BCC - Bloc Commutation Control) mais potentiellement en contrôle vectoriel (FOC - Field Oriented Control), pour limiter les oscillations de courant que le filtre de l'alimentation de puissance devra absorber. Cette alternative résulte d'une discrétisation plus fine de l'espace électrique avec la commande de plus de 3 phases électriques. La figure 13a illustre un comparatif des oscillations de courant de l'alimentation de puissance au niveau de la tête de l'onduleur, ledit onduleur alimentant le moteur BLDC grâce à une commutation de bloc (BCC), entre une configuration classique à 3 phases (61), une configuration non optimisée impliquant plus de 3 phases (62) et une configuration optimisée impliquant plus de 3 phases (63). La figure 13b illustre un comparatif de la décomposition harmonique du courant de l'alimentation de puissance au niveau de la tête d'onduleur, ce dernier alimentant le moteur BLDC grâce à une commutation dite de bloc (BCC), entre une configuration classique à 3 phases (70) et une configuration optimisée impliquant plus de 3 phases (80) et mettant en évidence la réduction de 45% des harmoniques associables à la fréquence fondamentale de hachage de l'onduleur (71) ainsi que la réduction du contenu spectral de plus faible fréquence (72). La caractéristique de ces courants nous permet d'utiliser des composants de filtrage de plus faible capacité en courant alternatif (dit current ripple) et donc de plus faible volume, et dans l'idéal nous permet même de supprimer l'inductance de filtrage de mode différentiel ou de mode commun montée en série sur la ligne d'alimentation. Dans le cas où la réduction de taille de ces composants n'est pas permise, soit pour des raisons technologiques, soit pour des raisons économiques, une alternative présentée par letroisième mode de réalisation permet de transférer efficacement les calories du circuit électronique au capot métallique par l'utilisation de ponts thermiques.

Ce mode de réalisation alternatif exploite l'espace situé du côté opposé du flasque métallique dont l'encombrement radial est moins restreint, on peut alors avantageusement agencer les composants de filtrage autour du surmoulage stator afin de limiter l'encombrement axial tout en maîtrisant l'encombrement radial.

Description commande électronique et stratégies de mode de défaut

Comme nous l'avons déjà évoqué, outre l'optimisation de l'actionneur et notamment de l'électronique de commande en vue d'une meilleure dissipation thermique, un autre enjeu de l'invention concerne à améliorer la fiabilité de cette électronique et par extension du système contrôlé par l'actionneur. A cet effet, la figure 14 représente un schéma bloc de l'ensemble de commande d'un ensemble mécatronique selon l'invention.

Le système décrit par l'invention se propose d'utiliser une architecture électronique intelligente afin de pallier à la dégradation d'un ou plusieurs éléments électroniques ou électriques constituant ledit système.

Dans le cas d'une défaillance interne, l'électronique de commande peut la détecter en diagnostiquant les éléments électroniques, soit ledit au moins un microcontrôleur (52), lesdits interrupteurs de puissance (28), ledit module (51) et les éléments électriques, soit ladite architecture moteur (100), composant le système, puis contrôler au moins un des ensembles exempt de défauts incluant un des deux bobinages triphasés afin de proposer au minimum la moitié du couple nominal à courant nominal dans ledit bobinage triphasé et enfin informer l'ECU par le canal de communication (112) utilisant un protocole de communication définit . L'ensemble exempt de défauts incluant un des deux bobinages triphasés peut proposer de manière transitoire un mode de secours avec plus de la moitié du couple nominal (Tsecours > 50% Tnominai) on augmentant le courant dans les interrupteurs de puissance (28) et donc le bobinage triphasé.