FR2944164A1

FR2944164A1 - Electric motor e.g. synchronous electric motor, for use in electric traction railway application, has annular spaces for surrounding output shaft and defined by rotor-stator assembly and end walls of housing

Info

Publication number: FR2944164A1
Application number: FR0952084A
Authority: FR
Inventors: Christian Chillet; James Roudet; Benali Boualem; Robert Periot
Original assignee: Alstom Transport SA
Current assignee: Alstom Transport Technologies SAS
Priority date: 2009-04-01
Filing date: 2009-04-01
Publication date: 2010-10-08
Anticipated expiration: 2029-04-01
Also published as: FR2944164B1

Abstract

The motor (2) has bearings (14, 14') mounted on end walls (10, 10') of a cylindrical housing (8) for maintaining an output shaft (12) around a main axis (A). A reducing unit reduces parasitic high frequency inductive coupling current circulating in the bearings. The reducing unit comprises closed magnetic circuits e.g. cores (20, 20'), housed in annular spaces (16, 16') formed inside the housing, where the circuits are made of magnetic material. The annular spaces surround the shaft, and are defined by a rotor-stator assembly and the end walls of the housing.

Description

Moteur électrique amélioré. L'invention a pour domaine celui des moteurs électriques du type comportant : un carter sensiblement cylindrique selon un axe principal, comportant une paroi latérale et des parois d'extrémité disposées sensiblement transversalement à l'axe principal, un ensemble rotor - stator, le stator étant solidaire de la paroi latérale du carter ; un arbre de sortie, solidaire du rotor et s'étendant, à travers chaque paroi d'extrémité du carter, d'un côté à l'autre du carter ; et deux paliers, montés sur les parois d'extrémité pour maintenir l'arbre libre en rotation autour de l'axe principal. Enhanced electric motor. The invention is in the field of electric motors of the type comprising: a substantially cylindrical casing along a main axis, comprising a side wall and end walls disposed substantially transversely to the main axis, a rotor-stator assembly, the stator being secured to the side wall of the housing; an output shaft, integral with the rotor and extending through each end wall of the housing, from one side to the other of the housing; and two bearings, mounted on the end walls to keep the shaft free in rotation about the main axis.

Les paliers des moteurs électriques, synchrones ou asynchrones, sont soumis à une usure due à la circulation de courants parasites. Ces courants parasites sont générés soit lorsque le circuit magnétique du moteur présente des dissymétries, soit lorsque le moteur est alimenté par des onduleurs. The bearings of electric motors, synchronous or asynchronous, are subject to wear due to the circulation of parasitic currents. These parasitic currents are generated either when the magnetic circuit of the motor has asymmetries or when the motor is powered by inverters.

Dans le premier cas, les courants parasites circulant à travers les paliers sont du type basse fréquence, de l'ordre de quelques kHz. Dans le deuxième cas, les courants parasites circulant à travers les paliers sont du type haute fréquence, de l'ordre de 100 kHz à quelques MHz. Ils ont pour cause un courant de mode commun circulant, par fuite à travers les isolations de bobinage, entre les bobinages du stator et le carter métallique du moteur. En effet, ces isolations de bobinage ont un comportement capacitif qui se traduit par une impédance dont le module diminue rapidement lorsque la fréquence augmente. Les effets de ce comportement capacitif sont importants et préjudiciables lorsque la fréquence dépasse les quelques MHz. Or, ce niveau de fréquence est effectivement atteint, car les onduleurs sollicitent les bobinages du moteur avec des fronts de montée en tension importants, typiquement de l'ordre de 10 kV/ s. On peut distinguer deux types de courants parasites haute fréquence : les courants de couplage capacitif et les courants de couplage inductif. Selon la loi de Lenz, les courants de couplage inductif sont induits, en réaction, par la circulation des courants de couplage capacitif. Les courants de couplage capacitif ont des intensités qui atteignent généralement environ 3 A, alors que les courants de couplage inductif ont des intensités qui augmentent en fonction de la taille du moteur et qui peuvent atteindre environ 20 A. L'intensité des courants parasites circulant dans les paliers d'un moteur de grande taille sera plus importante que celle des courants parasites circulant dans les paliers d'un moteur de petite taille. Il est donc nécessaire de mettre en oeuvre des solutions de protection des paliers dans les moteurs de grande taille. Cependant, les paliers de petite taille ont une surface de contact plus faible que celle des paliers de grande taille. De ce fait, à intensité égale des courants parasites, un palier de petite taille se dégradera plus rapidement qu'un palier de grande taille. Il est donc également nécessaire de mettre en oeuvre des solutions de protection des paliers dans les moteurs de petite taille. La mise en oeuvre de solutions de protection des paliers vis-à-vis du passage des courants parasites est primordiale pour garantir aux paliers une durée de vie acceptable. Pour réduire la sollicitation électrique, il est important de limiter, voire d'éliminer, les courants parasites circulant dans les paliers. Pour ce faire, plusieurs solutions ont été développées ou proposées. Elles se distinguent par leur domaine d'action en fréquence et par leur mise en oeuvre, soit au niveau du moteur, soit au niveau du système d'alimentation de celui-ci. Pour les courants parasites basse fréquence, les solutions généralement utilisées consistent à utiliser des paliers isolés ou un système de balais de masse, de manière à éviter le passage du courant parasite dans les paliers. Ces solutions n'éliminent pas les courants haute fréquence à cause du comportement capacitif de l'isolation des paliers et du comportement inductif des balais de masse. Pour les courants haute fréquence, il existe également des solutions de réduction des courants parasites : - au niveau de l'alimentation, des solutions permettent d'agir sur les courants haute fréquence en atténuant les courants source, à savoir les courants de couplage capacitif : installation de filtres actifs entre le moteur et le ou les onduleurs, installation de ferrite autour des câbles d'alimentation, etc. L'installation de filtres actifs constitue une solution efficace conduisant à la réduction du niveau des courants de couplage inductif haute fréquence. Mais, pour les moteurs de grande taille, cette solution est complexe et coûteuse. De plus, elle est encombrante, car les filtres placés sur les circuits de puissance doivent être dimensionnés en fonction des courants qui les traversent. Par conséquent, elle est généralement difficile à mettre en oeuvre pour des applications ferroviaires de traction électrique ; - au niveau du moteur, un écran électrostatique placé dans l'entrefer élimine les courants de couplage capacitif mais n'a aucune action directe sur les courants de couplage inductif. Une autre solution permettant d'annuler les courants de couplage inductif consiste à prévoir un bobinage en deux parties parfaitement symétriques, alimentées de manière parfaitement identique entre elles. Cette solution agit au niveau du bobinage du moteur, et concerne plus particulièrement les moteurs de traction de grande dimension. Elle reste cependant très complexe à réaliser et son efficacité est très sensible à la qualité de sa mise en oeuvre pratique. Elle est d'un coût élevé. L'invention a donc pour but de proposer une solution alternative permettant de réduire les courants de couplage inductif haute fréquence circulant dans les paliers à roulement des moteurs électriques, et qui soit d'une mise en oeuvre aisée surtout pour les moteurs de grande taille. Pour cela, l'invention a pour objet un moteur électrique du type précité comportant au moins un moyen propre à réduire les courants de couplage inductif haute fréquence circulant dans les paliers, ce moyen comportant au moins un circuit magnétique fermé réalisé en un matériau magnétique adapté et logé, de manière à entourer l'arbre, à l'intérieur du carter, dans un espace annulaire entourant l'arbre et délimité axialement par l'ensemble rotor - stator et ladite au moins une paroi d'extrémité. Suivant des modes particuliers de réalisation, le moteur électrique comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - ledit circuit magnétique fermé est constitué par un tore ; - ledit tore est un tore en ferrite, en nanocristallin ou en un matériau amorphe ; - ledit tore est placé au contact d'une surface d'un élément de structure pris parmi le rotor, le stator et l'une des parois d'extrémité ; - le moteur comporte un bobinage entourant une section dudit tore et permettant de mesurer une grandeur relative à l'intensité du courant circulant dans lesdits paliers ; - ledit moyen propre à réduire les courants de couplage inductif haute fréquence comporte un moyen de mesure d'une grandeur relative à l'intensité du courant circulant dans lesdits paliers, ledit circuit magnétique fermé est un tore bobiné comportant un noyau annulaire et un bobinage entourant ledit noyau, et ledit au moins un moyen propre à réduire les courants de couplage inductif haute fréquence comporte également un dispositif d'asservissement en courant apte à faire circuler dans le bobinage dudit tore bobiné un courant électrique adapté en fonction de ladite grandeur mesurée ; - le tore bobiné est du type Rogowski, le bobinage entourant totalement le noyau; - le tore bobiné comporte un noyau en ferrite, le bobinage du tore bobiné n'entourant le noyau que partiellement ; - ledit moyen de mesure de l'intensité du courant circulant dans lesdits paliers comporte un anneau en un matériau magnétique disposé autour de l'arbre, à l'intérieur du carter, et un bobinage entourant une section de l'anneau, la tension aux bornes dudit bobinage permettant de mesurer une grandeur relative à l'intensité du courant circulant dans lesdits paliers ; et - le moteur comporte plusieurs moyens propres à réduire les courants de couplage inductif haute fréquence circulant dans lesdits paliers. In the first case, the parasitic currents flowing through the bearings are of the low frequency type, of the order of a few kHz. In the second case, the parasitic currents flowing through the bearings are of the high frequency type, of the order of 100 kHz to a few MHz. They are caused by a common mode current circulating, by leakage through the windings insulation, between the stator windings and the motor metal housing. Indeed, these winding insulations have a capacitive behavior which results in an impedance whose module decreases rapidly when the frequency increases. The effects of this capacitive behavior are important and prejudicial when the frequency exceeds the few MHz. However, this frequency level is actually reached because the inverters solicit the motor windings with high voltage rise edges, typically of the order of 10 kV / s. Two types of high frequency parasitic currents can be distinguished: capacitive coupling currents and inductive coupling currents. According to Lenz's law, the inductive coupling currents are induced, in response, by the circulation of the capacitive coupling currents. The capacitive coupling currents have intensities that generally reach about 3 A, while the inductive coupling currents have intensities that increase with the size of the motor and can reach about 20 A. The intensity of parasitic currents flowing in the bearings of a large engine will be larger than that of parasitic currents flowing in the bearings of a small engine. It is therefore necessary to implement bearing protection solutions in large engines. However, small bearings have a smaller contact area than large bearings. As a result, at equal intensity of parasitic currents, a small bearing will degrade more rapidly than a large bearing. It is therefore also necessary to implement bearing protection solutions in small engines. The implementation of protection solutions of the bearings vis-à-vis the passage of stray currents is essential to ensure the bearings an acceptable service life. To reduce the electrical stress, it is important to limit or eliminate parasitic currents flowing in the bearings. To do this, several solutions have been developed or proposed. They are distinguished by their field of action in frequency and by their implementation, either at the motor level or at the level of the power system thereof. For low frequency stray currents, the solutions generally used are to use insulated bearings or a mass brush system, so as to avoid the passage of parasitic current in the bearings. These solutions do not eliminate high frequency currents because of the capacitive behavior of the bearing insulation and the inductive behavior of the mass brushes. For high frequency currents, there are also parasitic current reduction solutions: - at the power supply, solutions can act on the high frequency currents by attenuating the source currents, namely the capacitive coupling currents: installation of active filters between the motor and the inverter (s), installation of ferrite around power cables, etc. The installation of active filters constitutes an effective solution leading to the reduction of the level of the inductive high frequency coupling currents. But for large engines, this solution is complex and expensive. In addition, it is cumbersome, because the filters placed on the power circuits must be sized according to the currents flowing through them. Therefore, it is generally difficult to implement for railway electric traction applications; - At the motor, an electrostatic screen placed in the air gap eliminates the capacitive coupling currents but has no direct action on the inductive coupling currents. Another solution for canceling the inductive coupling currents consists in providing a winding in two perfectly symmetrical parts, supplied in exactly the same manner with each other. This solution acts on the motor winding, and more particularly relates to large traction motors. It remains however very complex to realize and its effectiveness is very sensitive to the quality of its practical implementation. It is expensive. The invention therefore aims to provide an alternative solution for reducing the high frequency inductive coupling currents flowing in the rolling bearings of electric motors, and which is easy to implement especially for large engines. For this, the subject of the invention is an electric motor of the aforementioned type comprising at least one means capable of reducing the high frequency inductive coupling currents flowing in the bearings, this means comprising at least one closed magnetic circuit made of a suitable magnetic material. and housed, so as to surround the shaft, inside the housing, in an annular space surrounding the shaft and defined axially by the rotor-stator assembly and said at least one end wall. According to particular embodiments, the electric motor comprises one or more of the following characteristics taken separately or in any technically possible combination: said closed magnetic circuit is constituted by a torus; said torus is a ferrite toroid, nanocrystalline or an amorphous material; said torus is placed in contact with a surface of a structural element taken from the rotor, the stator and one of the end walls; - The motor comprises a coil surrounding a section of said toroid and for measuring a magnitude relative to the intensity of the current flowing in said bearings; said means for reducing the high-frequency inductive coupling currents comprises means for measuring a magnitude relative to the intensity of the current flowing in said bearings, said closed magnetic circuit is a wound toroid comprising an annular core and an surrounding winding. said core, and said at least one means for reducing the high-frequency inductive coupling currents also comprises a current-servo device adapted to circulate in the winding of said wound core a suitable electric current as a function of said measured quantity; the wound torus is of the Rogowski type, the winding completely surrounding the core; - The wound torus comprises a ferrite core, the winding of the wound torus surrounding the core only partially; said means for measuring the intensity of the current flowing in said bearings comprises a ring made of a magnetic material disposed around the shaft, inside the housing, and a coil surrounding a section of the ring, the voltage at terminals of said winding for measuring a magnitude relative to the intensity of the current flowing in said bearings; and the motor comprises several means capable of reducing the high-frequency inductive coupling currents flowing in said bearings.

L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique en coupe axiale, d'un moteur électrique selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est un schéma électrique équivalent relatif à la circulation des courants de couplage inductif à l'intérieur du moteur électrique de la figure 1 ; - la figure 3 représente une coupe transversale selon la ligne III-III de la figure 1; - la figure 4 est une représentation en coupe axiale d'un moteur électrique selon un second mode de réalisation de l'invention ; et, - la figure 5 est une représentation en coupe axiale d'une variante de réalisation du moteur électrique de la figure 4. The invention and its advantages will be better understood on reading the description which will follow, given solely by way of example, and with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 is a schematic representation in axial section, an electric motor according to a first embodiment of the invention; FIG. 2 is an equivalent electrical diagram relating to the circulation of the inductive coupling currents inside the electric motor of FIG. 1; - Figure 3 shows a cross section along the line III-III of Figure 1; FIG. 4 is a representation in axial section of an electric motor according to a second embodiment of the invention; and FIG. 5 is a representation in axial section of an alternative embodiment of the electric motor of FIG. 4.

De manière générale, l'invention permet de réduire les courants de couplage inductif en augmentant l'impédance le long du chemin de circulation des courants de couplage capacitif qui, à haute fréquence, circulent en surface des éléments constitutifs du moteur. In general, the invention makes it possible to reduce the inductive coupling currents by increasing the impedance along the flow path of the capacitive coupling currents which, at high frequency, flow on the surface of the constituent elements of the motor.

Pour ce faire, l'invention prévoit de disposer, à l'intérieur du carter du moteur électrique, au moins une pièce supplémentaire formant un circuit fermé en un matériau magnétique adapté. Dans un premier mode de réalisation, dit passif, du moteur électrique, la pièce supplémentaire est un tore de ferrite. To do this, the invention provides to have, within the housing of the electric motor, at least one additional piece forming a closed circuit of a suitable magnetic material. In a first so-called passive embodiment of the electric motor, the additional piece is a ferrite core.

En se référant à la figure 1, un moteur électrique 2 comporte un stator 4 et un rotor 6 disposés coaxialement le long d'un axe principal A. Le stator 4 est tubulaire et le rotor 6 est logé à l'intérieur du stator 4. Un entrefer 5 est ménagé entre le rotor 6 et le stator 4. Le stator 4 et le rotor 6 sont logés à l'intérieur d'un carter 8 de forme sensiblement cylindrique le long de l'axe A. Le carter 8 comporte une paroi latérale 9 s'étendant axialement et des parois d'extrémité, respectivement à droite et à gauche sur la figure 1, qui s'étendent radialement. Les parois d'extrémité sont constituées par des flasques respectivement droit 10 et gauche 10'. Le stator 4 est solidaire de la surface intérieure de la paroi latérale 9 du carter 8. Le moteur 2 comporte également un arbre 12 d'axe A, qui est solidaire du rotor 6. L'arbre 12 s'étend, de part et d'autre du rotor 6, depuis l'intérieur vers l'extérieur du carter 8 et fait saillie au-delà des flasques 10 et 10'. Pour maintenir l'arbre 12 et le rotor 6 tout en leur autorisant un degré de liberté en rotation autour de l'axe principal A, des paliers à roulement, respectivement droit 14 et gauche 14', sont prévus sur chaque flasque 10 et 10'. Ils réalisent la liaison entre l'arbre 12 et les flasques 10 et 10' du carter 8. A l'intérieur du carter 8, de part et d'autre de l'ensemble formé du rotor 6 et du stator 4, le moteur 2 comporte deux espaces annulaires, respectivement référencés 16, du côté droit du moteur 2, et 16', du côté gauche du moteur 2. L'espace 16 est délimité axialement entre, d'une part, l'ensemble formé par le rotor 6 et le stator 4 et, d'autre part, la surface intérieure du flasque droit 10 du carter 8 ; et radialement entre, d'une part, l'arbre 12 et, d'autre part, la surface intérieure de la paroi latérale 9 du carter 8. Une description similaire pourrait être faite pour l'espace annulaire 16'. L'entrefer 5 et les deux espaces annulaires 16 et 16' contiennent de l'air. Les différents bobinages constituant le stator 4 sont alimentés en puissance électrique par des moyens d'alimentation (non représentés sur les figures). Le courant d'alimentation du stator 4 est adapté pour mettre en rotation le rotor 6 autour de l'axe principal A. Sur la figure 1, on a représenté par un trait mixte épais des chemins élémentaires suivis par les courants de couplage inductif haute fréquence. Ces courants circulent essentiellement sur les surfaces des éléments qui délimitent l'entrefer 5 et les espaces annulaires 16 et 16', et forment des boucles élémentaires B, fermées et orientées, par exemple, comme l'indiquent les flèches de la figure 1. Pour réduire l'intensité des courants de couplage inductif circulant dans les paliers 14 et 14', le moteur 2 comporte au moins un tore de ferrite placé dans l'un ou l'autre des espaces annulaires 16 et 16'. Le tore de ferrite entoure l'arbre 12. De préférence, l'axe du tore de ferrite coïncide avec l'axe principal. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, le moteur 2 comporte un tore de ferrite 20 dans l'espace 16 situé du côté droit, et un tore de ferrite 20' dans l'espace 16' situé du côté gauche. Ces tores de ferrite 20 et 20' sont respectivement fixés sur les surfaces radiales du rotor 6, par des moyens adaptés, par exemple, par collage ou vissage, pour résister aux contraintes mécaniques auxquelles ils sont soumis lors du fonctionnement du moteur. La figure 2 représente un circuit électrique équivalent en ce qui concerne la circulation des courants de couplage inductif haute fréquence à l'intérieur du moteur électrique 2 de la figure 1. La source de tension Vb est liée aux flux magnétiques, à travers les boucles élémentaires B, des courants de couplage capacitif en mode commun. Le courant de couplage inductif circulant dans les paliers de roulement 14 et 14' est noté ib. Les impédances Z des éléments constitutifs du moteur 2 à la surface desquels se propagent les courants de couplage inductif sont représentées comme montées en série. On notera que l'air présent dans l'entrefer 5 et les espaces annulaires 16 et 16' présente une impédance, qui se réduit à une inductance Laar à haute fréquence. De manière similaire, l'impédance Z14 des paliers à roulement droit 14 et gauche 14' est essentiellement résistive, à haute fréquence, et est représentée par la résistance R14. Le courant ib circulant dans les paliers 14 et 14' passe également à travers l'impédance Z20 créée par les tores de ferrite droit 20 et gauche 20'. A haute fréquence, l'impédance Z20 présente une partie inductive importante, en plus d'une partie résistive. L'ajout de l'impédance Z20 permet de réduire l'intensité ib des courants de couplage inductif circulant dans les paliers 14 et 14'. Sans être tenu par une modélisation physique particulière du phénomène mis en jeu, le flux du courant à travers une surface fermée s'appuyant sur le contour fermé du tore de ferrite 20, respectivement 20', c'est-à-dire le courant de couplage inductif ib circulant à la surface de l'arbre 12, génère un champ magnétique dans l'espace annulaire 16. Ce champ magnétique génère une aimantation du tore de ferrite 20. Celle-ci influence en retour un courant de réaction le long de l'arbre 12. Comme le prévoit la loi de Lenz, ce courant de réaction s'oppose au courant source qui lui a donné naissance, en l'occurrence le courant de couplage inductif ib. La superposition du courant source et du courant de réaction réduit le niveau global du courant circulant dans les paliers à roulement 14 et 14'. Une autre façon de modéliser les mécanismes électromagnétiques mis en oeuvre consiste à considérer qu'en plaçant des tores de ferrite à l'intérieur du moteur, on augmente artificiellement l'inductance superficielle des masses ferromagnétiques avoisinantes, et, par conséquent, leur impédance Z à haute fréquence. En agissant à l'intérieur du moteur 2, à proximité de la source des courants parasites, on réduit le dimensionnement du tore de ferrite permettant de réduire les courants parasites. En effet, cette pièce supplémentaire n'est pas traversée par des courants de puissance alimentant le stator. Dans une première variante de ce premier mode de réalisation, le tore ou les tores de ferrite 20 et 20' sont fixés sur l'un ou chacun des flasques 10 et 10' du carter 8. Dans encore une autre variante, le moteur comporte, dans un même espace annulaire 16 ou 16', à la fois un tore de ferrite sur le rotor 6 et un tore de ferrite sur le flasque 10 ou 10' situé en vis-à-vis. L'homme du métier disposera autant de tores de ferrite qu'il l'estime nécessaire, à condition que les courants de couplage inductif à réduire génèrent un flux à travers une surface prenant appui sur le contour fermé du tore. En choisissant la nature de la ferrite utilisée, et en particulier ses caractéristiques magnétiques à haute fréquence, et les dimensions des tores de ferrite, la réduction de l'intensité des courants de couplage inductif peut être modulée. On peut obtenir des réductions significatives de l'intensité des courants parasites. En particulier, on choisira des ferrites présentant une perméabilité magnétique importante à haute fréquence, ce qui se traduit par une impédance équivalente ayant une inductance élevée. Referring to FIG. 1, an electric motor 2 comprises a stator 4 and a rotor 6 arranged coaxially along a main axis A. The stator 4 is tubular and the rotor 6 is housed inside the stator 4. An air gap 5 is provided between the rotor 6 and the stator 4. The stator 4 and the rotor 6 are housed inside a housing 8 of substantially cylindrical shape along the axis A. The housing 8 has a wall 9 extending axially and end walls, respectively to the right and left in Figure 1, which extend radially. The end walls are constituted respectively by right and left flanges 10 '. The stator 4 is integral with the inner surface of the side wall 9 of the casing 8. The motor 2 also comprises a shaft 12 of axis A, which is integral with the rotor 6. The shaft 12 extends, on both sides. other of the rotor 6, from the inside to the outside of the housing 8 and protrudes beyond the flanges 10 and 10 '. To maintain the shaft 12 and the rotor 6 while allowing them a degree of freedom in rotation about the main axis A, rolling bearings 14 and 14 right respectively 14 'are provided on each flange 10 and 10' . They make the connection between the shaft 12 and the flanges 10 and 10 'of the casing 8. Inside the casing 8, on either side of the assembly formed of the rotor 6 and the stator 4, the motor 2 comprises two annular spaces, respectively referenced 16, on the right side of the engine 2, and 16 ', on the left side of the engine 2. The space 16 is delimited axially between, on the one hand, the assembly formed by the rotor 6 and the stator 4 and, on the other hand, the inner surface of the right flange 10 of the housing 8; and radially between, on the one hand, the shaft 12 and, on the other hand, the inner surface of the side wall 9 of the housing 8. A similar description could be made for the annular space 16 '. The air gap 5 and the two annular spaces 16 and 16 'contain air. The different windings constituting the stator 4 are supplied with electrical power by supply means (not shown in the figures). The supply current of the stator 4 is adapted to rotate the rotor 6 around the main axis A. In FIG. 1, a thick composite line shows elementary paths followed by the high frequency inductive coupling currents. . These currents circulate essentially on the surfaces of the elements which delimit the gap 5 and the annular spaces 16 and 16 ', and form elementary loops B, closed and oriented, for example, as indicated by the arrows of FIG. to reduce the intensity of the inductive coupling currents flowing in the bearings 14 and 14 ', the motor 2 comprises at least one ferrite core placed in one or the other of the annular spaces 16 and 16'. The ferrite core surrounds the shaft 12. Preferably, the axis of the ferrite core coincides with the main axis. In the embodiment shown in FIG. 1, the motor 2 comprises a ferrite core 20 in the space 16 located on the right side, and a ferrite core 20 'in the space 16' situated on the left side. These ferrite cores 20 and 20 'are respectively fixed on the radial surfaces of the rotor 6, by means adapted, for example, by gluing or screwing, to withstand the mechanical stresses to which they are subjected during operation of the motor. FIG. 2 represents an equivalent electrical circuit with regard to the circulation of the high-frequency inductive coupling currents inside the electric motor 2 of FIG. 1. The voltage source Vb is linked to the magnetic fluxes, through the elementary loops B, capacitive coupling currents in common mode. The inductive coupling current flowing in the rolling bearings 14 and 14 'is noted ib. The impedances Z of the constituent elements of the motor 2 on the surface of which the inductive coupling currents are propagated are represented as being connected in series. Note that the air present in the gap 5 and the annular spaces 16 and 16 'has an impedance, which is reduced to a high frequency laar inductance. Similarly, the impedance Z14 of the right 14 and left 14 'rolling bearings is substantially resistive, at high frequency, and is represented by the resistor R14. The current ib flowing in the bearings 14 and 14 'also passes through the impedance Z20 created by the right ferrite toroids 20 and left 20'. At high frequency, the impedance Z20 has a large inductive part, in addition to a resistive part. The addition of the impedance Z20 makes it possible to reduce the intensity ib of the inductive coupling currents flowing in the bearings 14 and 14 '. Without being bound by a particular physical modeling of the phenomenon involved, the flow of current through a closed surface based on the closed contour of the ferrite core 20, respectively 20 ', that is to say the current of inductive coupling ib circulating on the surface of the shaft 12, generates a magnetic field in the annular space 16. This magnetic field generates a magnetization of the ferrite core 20. This in turn influences a reaction current along the As shown by Lenz's law, this reaction current is opposed to the source current which gave rise to it, in this case the inductive coupling current ib. The superposition of the source current and the reaction current reduces the overall level of the current flowing in the rolling bearings 14 and 14 '. Another way of modeling the electromagnetic mechanisms used is to consider that by placing ferrite toroids inside the motor, the surface inductance of the surrounding ferromagnetic masses is artificially increased, and, consequently, their impedance Z to high frequency. By acting inside the motor 2, close to the source of parasitic currents, the size of the ferrite core is reduced so as to reduce parasitic currents. Indeed, this additional piece is not traversed by power currents supplying the stator. In a first variant of this first embodiment, the toroid or ferrite cores 20 and 20 'are fixed on one or each of the flanges 10 and 10' of the casing 8. In yet another variant, the motor comprises, in the same annular space 16 or 16 ', both a ferrite core on the rotor 6 and a ferrite core on the flange 10 or 10' located vis-à-vis. Those skilled in the art will have as many ferrite cores as he deems necessary, provided that the inductive coupling currents to be reduced generate a flux across a surface bearing on the closed contour of the torus. By choosing the nature of the ferrite used, and in particular its high frequency magnetic characteristics, and the dimensions of the ferrite cores, the reduction of the intensity of the inductive coupling currents can be modulated. Significant reductions in the intensity of parasitic currents can be obtained. In particular, ferrites having a high magnetic permeability at high frequency will be chosen, which results in an equivalent impedance having a high inductance.

L'homme du métier comprendra que le circuit magnétique fermé peut prendre d'autres formes que celle d'un tore. Par exemple, un circuit en double U pourrait remplir la même fonction que celle d'un tore. Le matériau magnétique utilisé peut être autre chose que de la ferrite, par exemple, un matériau nanocristallin ou un matériau amorphe, tel qu'un matériau amorphe à base de fer ou de cobalt. D'une manière générale, le matériau magnétique utilisé présente un module de perméabilité relative supérieur à 100 et garde un comportement inductif dominant dans une large gamme de fréquence, typiquement entre 1 kHz et 10 MHz. Ce comportement inductif correspond à l'aptitude du matériau à empêcher le développement de courants induits dans le volume. Avantageusement, comme cela est représenté en coupe transversale sur la figure 3, le moteur 2 comporte, en outre, un bobinage 22 secondaire formant plusieurs spires autour d'une section du tore en ferrite 20. La différence de potentiel aux bornes du bobinage secondaire 22 générée par le flux du champ magnétique présent dans le tore de ferrite constitue une mesure d'une grandeur qui dépend de l'intensité du courant de couplage inductif ib traversant le tore de ferrite 20. Cette mesure donne une information sur le niveau des courants traversant les paliers à roulement 14 et 14' à un instant donné de l'utilisation du moteur. Those skilled in the art will understand that the closed magnetic circuit can take other forms than that of a torus. For example, a double U circuit could fulfill the same function as that of a torus. The magnetic material used may be anything other than ferrite, for example a nanocrystalline material or an amorphous material, such as an amorphous material based on iron or cobalt. In general, the magnetic material used has a relative permeability modulus greater than 100 and maintains a dominant inductive behavior over a wide frequency range, typically between 1 kHz and 10 MHz. This inductive behavior corresponds to the ability of the material to prevent the development of currents induced in the volume. Advantageously, as shown in cross-section in FIG. 3, the motor 2 further comprises a secondary winding 22 forming several turns around a section of the ferrite core 20. The potential difference at the terminals of the secondary winding 22 generated by the flux of the magnetic field present in the ferrite core is a measure of a magnitude which depends on the intensity of the inductive coupling current ib passing through the ferrite core 20. This measurement gives information on the level of the currents passing through rolling bearings 14 and 14 'at a given time of use of the engine.

En intégrant ces informations tout au long de l'utilisation du moteur électrique, il est possible d'évaluer un degré de dégradation des paliers. Ceci peut par exemple être réalisé au moyen de courbes de calibration. Il s'agit donc d'un moyen simple de déterminer le vieillissement des paliers et de décider du moment de leur remplacement. L'homme du métier constatera que les tores de ferrite utilisés dans ce premier mode de réalisation passif ne nécessitent aucune maintenance particulière. Alors que le premier mode de réalisation des figures 1 à 3 est un mode passif qui ne nécessite aucun apport d'énergie extérieure pour fonctionner et réduire l'intensité des courants de couplage inductif, le second mode de réalisation, qui va maintenant être décrit en référence aux figures 4 et 5, est un mode actif. Les références utilisées sur la figure 4 ou la figure 5 sont identiques aux références des figures 1 à 3 lorsqu'elles désignent des éléments de structure identiques et sont augmentées d'une ou de plusieurs centaines lorsqu'elles désignent des éléments équivalents. Le moteur 102 représenté sur la figure 4 comporte un moyen adapté pour réduire les courants de couplage inductif haute fréquence. Ce moyen comporte un moyen de mesure d'une grandeur relative à l'intensité du courant circulant dans les paliers à roulement 14 et 14', un tore bobiné 220', et un dispositif d'asservissement en courant 50 apte à appliquer au tore bobiné 220' un courant électrique adapté en fonction de la grandeur mesurée par les moyens de mesure. By integrating this information throughout the use of the electric motor, it is possible to evaluate a degree of degradation of the bearings. This can for example be achieved by means of calibration curves. It is therefore a simple way to determine the aging of the bearings and to decide when to replace them. Those skilled in the art will find that the ferrite cores used in this first passive embodiment do not require any particular maintenance. While the first embodiment of Figures 1 to 3 is a passive mode that requires no external energy input to operate and reduce the intensity of the inductive coupling currents, the second embodiment, which will now be described in reference to FIGS. 4 and 5, is an active mode. The references used in FIG. 4 or FIG. 5 are identical to the references of FIGS. 1 to 3 when they designate elements of identical structure and are increased by one or several hundreds when they designate equivalent elements. The motor 102 shown in FIG. 4 comprises means adapted to reduce the high frequency inductive coupling currents. This means comprises means for measuring a magnitude relative to the intensity of the current flowing in rolling bearings 14 and 14 ', a wound core 220', and a current control device 50 adapted to be applied to the wound core. 220 'an electric current adapted according to the magnitude measured by the measuring means.

Plus précisément, le dispositif 50 est connecté, en entrée, à une source de puissance électrique (non représentée) et à un moyen de mesure 120 de l'intensité du courant circulant dans les paliers 14 et 14'. Ce moyen de mesure 120 comporte un bobinage secondaire 122 enroulé autour d'un anneau de ferrite 121 formant noyau. L'anneau de ferrite 121, bien que participant de manière passive à la réduction des courants parasites, a essentiellement pour fonction, dans ce mode de réalisation actif, de permettre une mesure de l'intensité des courants circulant dans les paliers 14 et 14'. Le dispositif 50 est connecté, en sortie, aux bornes d'un tore bobiné 220'. Dans le mode de réalisation de la figure 4, le tore bobiné 220' comporte un bobinage secondaire 222' enroulée autour d'un tore de ferrite 221' formant noyau. Le dispositif 50, connecté aux bornes du bobinage secondaire 222', génère un courant électrique adapté en fonction de la mesure effectuée grâce au moyen de mesure 120. Le courant injecté dans le bobinage secondaire 222' produit une magnétisation du tore de ferrite 221' qui induit, à son tour, un courant de réaction dans l'arbre 12. Le dispositif 50 adapte les caractéristiques du courant injecté dans le bobinage 222' pour produire un courant de réaction qui s'oppose aux courants de couplage inductif, de manière à réduire le courant total circulant dans les paliers à roulement 14 et 14'. L'homme du métier constatera que l'on a, dans ce second mode de réalisation, une boucle de régulation des courants circulant dans les paliers 14 et 14'. On notera que dans le mode de réalisation de la figure 4, le tore bobiné 221' est fixé contre le flasque 10', alors que l'anneau de ferrite 121 est fixé contre le flasque 10. Dans une variante de ce second mode de réalisation actif, variante représentée sur la figure 5, le tore bobiné est un tore bobiné du type Rogowski 320. Un tore bobiné du type Rogowski comporte un tore 321 en un matériau amagnétique, formant noyau, et un bobinage 322 entourant intégralement le tore 321. Le tore bobiné du type Rogowski 320 est maintenu dans l'espace annulaire 16. Dans cette variante, le dispositif d'asservissement en courant 50 est connecté, en sortie, aux bornes du tore bobiné du type Rogowski 320. Les caractéristiques du courant injecté dans le tore bobiné du type Rogowski 320 sont adaptées pour induire un courant de réaction conduisant à la réduction du courant total circulant dans les paliers à roulement 14 et 14'. L'adaptation du courant injecté est réalisée par le dispositif 50 en fonction de la mesure réalisée par le moyen de mesure 120. Dans une autre variante, l'anneau de ferrite servant à la mesure de l'intensité du courant est remplacé par un dispositif du type Rogowski, l'autre tore 320 pouvant être soit magnétique soit du type Rogowski. More specifically, the device 50 is connected, as input, to an electric power source (not shown) and to a measuring means 120 of the intensity of the current flowing in the bearings 14 and 14 '. This measuring means 120 comprises a secondary winding 122 wound around a ferrite ring 121 forming a core. The ferrite ring 121, although participating passively in the reduction of parasitic currents, has essentially the function, in this active embodiment, to allow a measurement of the intensity of the currents flowing in the bearings 14 and 14 ' . The device 50 is connected, at the output, to the terminals of a wound core 220 '. In the embodiment of FIG. 4, the wound core 220 'comprises a secondary winding 222' wound around a core ferrite core 221 '. The device 50, connected across the secondary winding 222 ', generates a suitable electric current as a function of the measurement made by the measuring means 120. The current injected into the secondary winding 222' produces a magnetization of the ferrite core 221 'which induces, in turn, a reaction current in the shaft 12. The device 50 adapts the characteristics of the current injected into the coil 222 'to produce a reaction current which opposes the inductive coupling currents, so as to reduce the total current flowing in rolling bearings 14 and 14 '. Those skilled in the art will find that this second embodiment has a loop for regulating the currents flowing in the bearings 14 and 14 '. Note that in the embodiment of Figure 4, the wound core 221 'is fixed against the flange 10', while the ferrite ring 121 is fixed against the flange 10. In a variant of this second embodiment active, variant shown in Figure 5, the wound torus is a wound coil type Rogowski 320. A wound coil Rogowski type includes a torus 321 of a non-magnetic material forming a core, and a winding 322 completely surrounding the torus 321. The Roginson type wound coil 320 is maintained in the annular space 16. In this variant, the current control device 50 is connected, at the output, to the terminals of the Rogowski 320 type wound toroid. The characteristics of the current injected into Rogowski type wound coil 320 are adapted to induce a reaction current leading to the reduction of the total current flowing in rolling bearings 14 and 14 '. The adaptation of the injected current is carried out by the device 50 as a function of the measurement made by the measuring means 120. In another variant, the ferrite ring used for measuring the intensity of the current is replaced by a device Rogowski type, the other torus 320 can be either magnetic or Rogowski type.

Claims

CLAIMS1.- Electric motor (2, 102) of the type comprising: - a casing (8) substantially cylindrical along a main axis (A), having a side wall (9) and end walls (10, 10 ') arranged substantially transverse to the main axis, - a rotor-stator assembly, the stator (4) being integral with the side wall of the housing; - An output shaft (12) integral with the rotor and extending through each end wall of the housing, from one side to the other of the housing; and, two bearings (14, 14 '), mounted on the end walls of the housing to keep the free shaft in rotation about the main axis, characterized in that it comprises at least one means adapted to reduce the high frequency inductive coupling currents flowing in said bearings, said means comprising at least one closed magnetic circuit (20, 20 '; 120; 220; 320) made of a magnetic material adapted and housed so as to surround the shaft, inside the housing, in an annular space (16, 16 ') surrounding the shaft and defined axially by the rotor - stator assembly and said at least one end wall.

2.- electric motor (2) according to claim 1, characterized in that said closed magnetic circuit is constituted by a toroid (20, 20 ').

3.- motor according to claim 2, characterized in that said torus is a ferrite toroid, nanocrystalline or amorphous material.

4.- electric motor (2) according to claim 2 or claim 3, characterized in that said toroid (20, 20 ') is placed in contact with a surface of a structural element taken from the rotor (6) , the stator (4) and one of the end walls (10, 10 ').

5.- electric motor (2) according to any one of claims 2 to 4, characterized in that it comprises a coil (22) surrounding a section of said core (20) and for measuring a magnitude relative to the intensity current flowing in said bearings (14, 14 ').

6.- electric motor (102) according to claim 1, characterized in that said means for reducing the high frequency inductive coupling currents comprises means for measuring a magnitude relative to the current current flowing in said bearings (14). , 14 '), in that said closed magnetic circuit is a wound core (220', 320) having an annular core and a coil surrounding said core, and in that said at least one means for reducing the inductive coupling currents high frequency also comprises a current servo device (50) adapted to circulate in the winding of said wound core a suitable electric current according to said measured quantity.

7.- electric motor (102) according to claim 6, characterized in that the wound torus is Rogowski type (320), the winding completely surrounding the core.

8.- electric motor (102) according to claim 6, characterized in that the wound toroid (220 ') comprises a ferrite core (221'), the winding (222 ') of the wound torus surrounding the core only partially .

9.- electric motor (102) according to any one of claims 6 to 8, characterized in that said means (120) for measuring the intensity of the current flowing in said bearings (14, 14 ') comprises a ring in one magnetic material disposed around the shaft (12), inside the housing (8), and a coil surrounding a section of the ring, the voltage across said coil for measuring a magnitude relative to the intensity of the current flowing in said bearings (14, 14 ').

10.- motor according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it comprises a plurality of means for reducing the high frequency inductive coupling currents flowing in said bearings.