FR3064133A1 - Porte-balai pour machine electrique tournante - Google Patents
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Abstract
La présente invention propose une machine électrique tournante (10) comportant : - des parties actives (12, 15) comprenant, - un carter (11) entourant les parties actives et comprenant au moins un palier (16, 17), et - un porte-balai (24) comportant : - au moins un balai (23) permettant l'alimentation électrique d'une des parties actives ; - un boitier (37) formé d'un matériau électriquement isolant, le boitier comportant un logement (39) logeant au moins en partie le balai et une portion de fixation permettant la fixation dudit porte-balai sur une partie de la machine électrique tournante, la machine électrique tournante étant caractérisée en ce que le porte-balai comporte un dispositif d'anti-basculement (41), en ce que le palier comporte un dispositif de retenue (42) et en ce que ledit dispositif d'anti-basculement et ledit dispositif de retenue sont agencés pour coopérer l'un avec l'autre.
Description
Titulaire(s) : VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR Société par actions simplifiée.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR Société par actions simplifiée.
PORTE-BALAI POUR MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE.
FR 3 064 133 - A1 (5/) La présente invention propose une machine électrique tournante (10) comportant:
- des parties actives (12, 15) comprenant,
- un carter (11) entourant les parties actives et comprenant au moins un palier (16, 17), et
- un porte-balai (24) comportant:
- au moins un balai (23) permettant l'alimentation électrique d'une des parties actives;
- un boîtier (37) formé d'un matériau électriquement isolant, le boîtier comportant un logement (39) logeant au moins en partie le balai et une portion de fixation permettant la fixation dudit porte-balai sur une partie de la machine électrique tournante, la machine électrique tournante étant caractérisée en ce que le porte-balai comporte un dispositif d'anti-basculement (41) , en ce que le palier comporte un dispositif de retenue (42) et en ce que ledit dispositif d'anti-basculement et ledit dispositif de retenue sont agencés pour coopérer l'un avec l'autre.
i
PORTE-BALAI POUR MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE
L’invention concerne notamment un porte-balai pour une machine électrique tournante.
L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des machines électriques tournantes telles que les alternateurs, les alterno-démarreurs ou encore les machines réversibles. On rappelle qu’une machine réversible est une machine électrique tournante apte à travailler de manière réversible, d’une part, comme îo générateur électrique en fonction alternateur et, d’autre part, comme moteur électrique par exemple pour démarrer le moteur thermique du véhicule automobile.
Classiquement, une machine électrique tournante comprend :
- un arbre s’étendant suivant un axe,
- un rotor monté sur l’arbre, l’ensemble formé par le rotor et l’arbre étant mobile en rotation autour de l’axe de l’arbre,
- un stator fixe entourant le rotor,
- deux paliers dans lesquels sont agencés le rotor, le stator et une partie de l’arbre ; et
- un ensemble électronique monté sur un des paliers et venant piloter ladite machine électrique tournante.
En mode alternateur, lorsque le rotor est en rotation, il induit un champ magnétique au stator qui le transforme en courant électrique afin d’alimenter les consommateurs électriques du véhicule et de recharger la batterie. En mode moteur, le stator est alimenté électriquement et induit un champ magnétique entraînant le rotor en rotation.
Pour induire un champ magnétique, le rotor comporte une bobine enroulée sur un corps de rotor. Cette bobine est alimentée électriquement via un collecteur monté sur une portion de l’arbre. Le collecteur comprend deux traces d’alimentation, chacune présentant une forme de bague surmoulée dans un matériau isolant, et deux fils de connexions, chacun des fils s’étendant à partir d’une bague respective pour alimenter la bobine rotorique.
La machine électrique tournante comporte également un porte-balai comprenant deux balais qui sont agencés pour venir en contact des traces d’alimentation du collecteur, respectivement, et un moyen d’alimentation électrique des balais, ledit moyen venant notamment de l’ensemble électronique. Le contact électrique entre chaque balai et la trace du collecteur associée est garanti par un ressort qui vient appuyer sur la face du balai opposée à celle qui est en contact avec la trace. Ces ressorts exercent des efforts importants sur les balais, il est donc important que le porte-balai soit bien maintenu en position.
îo Le montage de la machine électrique tournante est réalisé de sorte que :
- dans une première étape le rotor, le stator et l’arbre sont montés dans les paliers,
- dans une deuxième étape, le porte-balai est positionné sur l’un des paliers,
- dans une troisième étape, l’ensemble électronique est positionné sur le même palier que le porte-balai de manière à créer une connexion électrique entre les balais et l’ensemble électronique, et
- dans une quatrième étape, le porte-balai et l’ensemble électronique 20 sont fixés sur le palier, notamment au moyen d’une vis traversant des ouvertures respectives formées dans l’ensemble électronique, le portebalai et le palier, cette dernière étape de vissage permettant de garantir une bonne alimentation électrique des balais.
En outre, le porte-balai comporte un dispositif de maintien permettant 25 de comprimer suffisamment les ressorts afin de faire rentrer les balais dans leur logement pour positionner le porte-balai en face du collecteur. Une fois le porte-balai fixé sur le palier, le dispositif de maintien est enfoncé jusqu’à sa position finale, de manière à ne plus bloquer les balais. Ainsi, les ressorts sont relâchés et les balais rentrent en contact avec les bagues du collecteur. Ce mécanisme rajoute deux étapes au procédé de montage : une étape de blocage des balais avant le positionnement du porte-balai sur le palier et une étape de déblocage des balais après la fixation du porte-balai avec l’ensemble électronique.
Dans les nouvelles configurations de machine électrique tournante, des nouvelles fonctionnalités sont ajoutées à l’ensemble électronique, ce qui entraîne une forte augmentation de la taille de l’ensemble électronique. Ainsi lors du montage de la machine électrique tournante, une fois l’ensemble électronique monté, le porte-balai n’est plus accessible de sorte qu’il n’est plus possible de débloquer les balais. Il n’y a alors pas d’alimentation électrique de la bobine rotorique puisque le contact entre les balais et les bagues collectrices n’est pas assuré.
Une solution à ce problème consiste à débloquer les balais avant de îo positionner l’ensemble électronique. Cependant, le porte-balai n’est pas encore fixé sur le palier car la liaison mécanique du porte-balai sur le palier se fait en même temps que la liaison électrique entre le porte-balai et l’ensemble électronique. Cette fixation se fait donc au moyen d’une vis fixant à la fois le porte-balai et l’ensemble électronique. La force exercée par les ressorts sur les balais qui viennent en contact des bagues collectrices entraîne alors un mouvement de décalage du porte-balai. Ce dernier n’est donc plus correctement positionné. Ainsi, le montage de l’ensemble électronique ne peut pas être fait et le contact entre les balais et les bagues collectrices n’est plus garanti.
La présente invention vise à permettre d’éviter les inconvénients de l’art antérieur.
A cet effet, la présente invention a donc pour objet une machine électrique tournante notamment pour véhicule automobile. Selon la présente invention, la machine électrique tournante comporte :
- des parties actives comprenant notamment un rotor et un stator ;
- un carter entourant les parties actives et comprenant au moins un palier, et
- un porte-balai comportant :
- au moins un balai permettant l’alimentation électrique d’une des parties actives ;
- un boitier formé d’un matériau électriquement isolant, le boitier comportant un logement logeant au moins en partie le balai et une portion de fixation permettant la fixation dudit porte-balai sur une partie de la machine électrique tournante.
De plus selon la présente invention, le porte-balai comporte un dispositif d’anti-basculement et le palier comporte un dispositif de retenue.
En outre, le dispositif d’anti-basculement et le dispositif de retenue sont agencés pour coopérer l’un avec l’autre.
La présente invention permet d’éviter que, lors du déblocage des balais, la force exercée par ces derniers n’entraîne un décalage du portebalai. Elle permet donc de garantir le bon positionnement du porte-balai îo même lorsque le déblocage des balais a lieu avant la fixation dudit portebalai et donc une bonne alimentation électrique de la partie active.
Selon un exemple de réalisation, le dispositif d’anti-basculement et le dispositif de retenue s’étendent en saillie l’un vers l’autre de manière à venir en contact l’un avec l’autre lorsque le balai exerce une force sur une des parties actives de la machine, le contact étant réalisé dans une direction perpendiculaire aux directions dans lesquelles s’étendent lesdits dispositifs.
De préférence, le dispositif d’anti-basculement et le dispositif de retenue s’étendent respectivement en saillie de manière à ce que la surface de chevauchement entre les deux dispositifs soit suffisante pour permettre de maintenir le porte-balai en place lorsque le balai exerce une force sur un collecteur de la machine électrique tournante. Par exemple, le dispositif d’anti-basculement s’étend en saillie vers le palier sur une longueur axiale supérieure à 4 mm et notamment de l’ordre de 6 mm.
Selon un exemple de réalisation, le dispositif d’anti-basculement est formé d’au moins une paroi s’étendant en saillie à partir du boitier, la paroi est disposée de manière à entourer le dispositif de retenue, au moins dans une direction dans laquelle le balai exerce une force, de sorte à être positionnée radialement entre l’axe de la machine et ledit dispositif de retenu. En d’autres termes, le dispositif d’anti-basculement entoure le dispositif de retenu au moins sur un secteur angulaire disposé de manière à permettre de contrer la force exercée par le balai.
De préférence, la paroi s’étend suivant un arc de cercle.
De préférence, le dispositif d’anti-basculement est formé d’une paroi présentant une section, dans un plan radial, en forme de U, ledit dispositif s’étendant en saillie axiale à partir d’une paroi d’extrémité axiale du boîtier et les deux extrémités libres de la forme en U étant positionnées de manière adjacente à une paroi latérale du boîtier. Ainsi, la paroi latérale du boîtier et le dispositif d’anti-basculement entourent totalement le dispositif de retenue.
Dans une variante de réalisation, le dispositif d’anti-basculement est formé de deux parois, chacune s’étendant dans un plan radial à partir de io la paroi latérale du boîtier et s’étendant en saillie axiale à partir de la paroi d’extrémité axiale du boîtier de manière à entourer le dispositif de retenue dans la direction dans laquelle le balai exerce une force.
Selon un exemple de réalisation, le dispositif de retenue est formé d’un plot.
Selon un exemple de réalisation, la machine électrique tournante comporte un collecteur monté sur une des parties actives et en ce que le balai est en contact avec une trace collectrice du collecteur pour l’alimentation électrique de ladite partie active.
Selon un exemple de réalisation, le dispositif d’anti-basculement s’étend à partir de la portion de fixation. De préférence, le dispositif d’antibasculement s’étend axialement à partir de la portion de fixation du boîtier.
Selon une réalisation, le dispositif d’anti-basculement est monobloc avec le boîtier. En d’autres termes, le dispositif d’anti-basculement est issu de matière avec le boîtier.
Selon une réalisation, la machine électrique tournante comporte un ensemble électronique. De préférence, l’ensemble électronique est monté sur le carter.
Selon un exemple de réalisation, le porte-balai comprend, en outre, au moins une trace d’alimentation électrique présentant une première portion de connexion avec l’ensemble électronique et une deuxième portion de connexion avec le balai. Dans cette réalisation, la première portion de connexion est disposée dans une première paroi d’extrémité du dispositif de fixation. Toujours dans cette réalisation, le dispositif d’anti3064133 basculement s’étend à partir d’une deuxième paroi d’extrémité dudit dispositif de fixation opposée à ladite première paroi d’extrémité. De préférence, les première et deuxième parois d’extrémité sont des parois d’extrémité axiale du dispositif de fixation. Toujours de préférence, la première portion de connexion s’étend en regard de l’ensemble électronique. De préférence, la première portion de connexion est en contact avec une trace associée de l’ensemble électronique, notamment une trace associée du module de commande. Ce contact est, notamment un contact électrique et mécanique direct.
Dans un exemple de réalisation, la machine électrique tournante comporte un dispositif de fixation. Dans cette réalisation, l’ensemble électronique, la portion de fixation du porte-balai et le palier comportent, chacun, une ouverture permettant le passage dudit dispositif de fixation pour les relier mécaniquement ensemble. De préférence, ce dispositif de fixation permet de relier mécaniquement lesdites pièces et de relier électriquement la trace du module électronique et la trace d’alimentation du porte-balai. Cela permet de réduire l’encombrement de la machine.
De préférence, le dispositif de fixation est une vis ou un tirant. De préférence, les ouvertures respectives de l’ensemble électronique, du porte-balai et du palier sont positionnées en vis-à-vis les unes des autres. De préférence, l’ouverture du palier est positionnée dans le dispositif de retenue. Toujours de préférence, le dispositif de fixation présente un filetage coopérant avec un taraudage présent dans l’ouverture du palier.
Selon un exemple de réalisation, l’ensemble électronique comporte une pièce de serrage réalisée en matériau électriquement isolant et positionnée de manière à exercer une pression sur la trace d’alimentation du porte-balai et une trace de l’ensemble électronique.
Selon un exemple de réalisation, le boitier comporte une portion de cylindre s’étendant en saillie de manière à entourer au moins partiellement la première portion de connexion.
Selon un exemple de réalisation, le boitier comporte un manchon s’étendant en saillie vers l’ensemble électronique et étant positionné radialement entre le dispositif de fixation et la première portion de connexion du porte-balai.
Selon un exemple de réalisation, le porte-balai comprend deux balais agencés respectivement dans deux logements du boitier et reliés respectivement à deux traces d’alimentation électrique. Par exemple un des balais est à un potentiel électrique positif et l’autre balai est à un potentiel électrique négatif ou de masse. De préférence, le boitier et l’ensemble électronique comportent, chacun, un dispositif d’isolation électrique, les dispositifs d’isolation électrique coopérant l’un avec l’autre de manière à isoler les deux premières portions de connexion des deux traces d’alimentation du porte-balai. De préférence, le dispositif d’isolation électrique de l’ensemble électronique est présent sur la pièce de serrage.
Selon une réalisation, le porte-balai comporte au moins un élément ressort s’étendant au moins en partie dans un logement du boitier de manière à exercer une force sur le balai suivant une direction radiale.
Selon un exemple de réalisation, le porte-balai comporte au moins un plot d’indexage permettant d’indexer le porte-balai sur le palier dans au moins une direction. De préférence, le porte-balai comporte un premier plot d’indexage permettant d’indexer le porte-balai sur le palier dans une première direction et un second plot d’indexage permettant d’indexer le porte-balai sur le palier dans une seconde direction perpendiculaire à la première direction.
Selon un exemple de réalisation, l’ensemble électronique comporte un module de commande. De préférence, l’ensemble électronique comporte, en outre, au moins un module de puissance et un dissipateur thermique sur lequel sont montés le module de puissance et/ou le module de commande.
La machine électrique tournante peut, avantageusement, former un alternateur, un alterno-démarreur ou une machine réversible.
La présente invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de mise en oeuvre non limitatifs de l’invention et de l’examen des dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 représente, schématiquement et partiellement, une vue en coupe d’une machine électrique tournante selon un exemple de mise en œuvre de l’invention,
- la figure 2 représente, schématiquement et partiellement, une vue en pièce détachée d’une partie de la machine de la figure 1,
- la figure 3 représente, schématiquement et partiellement, une vue en perspective d’un exemple du porte-balai de la figure 1,
- la figure 4 représente, schématiquement et partiellement, une vue en perspective en transparence du porte-balai de la figure 3,
- la figure 5 représente, schématiquement et partiellement, une vue en coupe de la zone de fixation de l’ensemble électronique et du porte-balai de la figure 3 sur le palier,
- la figure 6 représente, schématiquement et partiellement, une vue en perspective d’un autre exemple de porte-balai selon l’invention, et
- la figure 7 représente, schématiquement et partiellement, une vue en perspective en transparence du porte-balai de la figure 6.
Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent les mêmes références d’une figure à l’autre.
Les modes de réalisation qui sont décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs ; on pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur. En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique. Dans un tel cas, mention serait faite dans la présente description.
La figure 1 représente une machine électrique tournante 10 compacte et polyphasée, notamment pour véhicule automobile. Cette machine électrique tournante 10 transforme de l’énergie mécanique en énergie électrique, en mode alternateur, et peut fonctionner en mode moteur pour transformer de l’énergie électrique en énergie mécanique.
Cette machine électrique tournante 10 est, par exemple, un alternateur, un alterno-démarreur ou une machine réversible.
La machine électrique tournante 10 comporte un carter 11. A l'intérieur de ce carter 11, elle comporte, en outre, un arbre 13, un rotor 12 solidaire en rotation de l’arbre 13 et un stator 15 entourant le rotor 12. Le mouvement de rotation du rotor 12 se fait autour d’un axe X.
Dans la suite de la description, les dénominations axiales, radiales, extérieures et intérieures se réfèrent à l’axe X traversant en son centre l’arbre 13. La direction axiale correspond à l'axe X alors que les îo orientations radiales correspondent à des plans concourants, et notamment perpendiculaires, à l'axe X. Pour les directions radiales, les dénominations extérieure ou intérieure s'apprécient par rapport au même axe X, la dénomination intérieure correspondant à un élément orienté vers l’axe, ou plus proche de l’axe par rapport à un second élément, la dénomination extérieure désignant un éloignement de l’axe.
Dans cet exemple, le carter 11 comporte un palier avant 16 et un palier arrière 17 qui sont assemblés ensemble. Ces paliers 16, 17 sont de forme creuse et portent, chacun, centralement un roulement à billes 18, 19 respectif pour le montage à rotation de l'arbre 13.
Une poulie 20 est fixée sur une extrémité avant de l’arbre 13, au niveau du palier avant 16, par exemple à l’aide d’un écrou en appui sur le fond de la cavité de cette poulie. Cette poulie 20 permet de transmettre le mouvement de rotation à l’arbre 13 ou à l’arbre 13 de transmettre son mouvement de rotation à la courroie.
L’extrémité arrière de l’arbre 13 porte un collecteur 22. Ce collecteur comporte un corps réalisé en matériau électriquement isolant et des bagues collectrices 21 surmoulées dans ledit corps. Les bagues collectrices 21 ont une forme annulaire et sont entraînées en rotation avec le rotor 12. Des balais 23 appartenant à un porte-balai 24 sont disposés de façon à frotter sur les bagues collectrices 21. Le porte-balai 24 est relié électriquement à un ensemble électronique 36 pilotant la tension appliquée aux balais.
ίο
Le palier avant 16 et le palier arrière 17 peuvent comporter, en outre, des ouvertures sensiblement latérales pour le passage de l’air en vue de permettre le refroidissement de la machine électrique tournante par circulation d'air engendrée par la rotation d’un ventilateur avant 25 sur la face axiale avant du rotor 12, c’est-à-dire au niveau du palier avant 16 et d’un ventilateur arrière 26 sur la face axiale arrière du rotor, c’est-à-dire au niveau du palier arrière 17. Alternativement, les paliers pourront comporter des conduits permettant le passage d’un liquide de refroidissement.
Dans cet exemple, le rotor 12 est un rotor à griffe. Il comporte deux io roues polaires 31. Chaque roue polaire 31 est formée d’un flasque 32 et d’une pluralité de griffes 33 formants des pôles magnétiques. Le flasque 32 est d’orientation transversale et présente, par exemple, une forme sensiblement annulaire. Ce rotor 12 comporte, en outre, un noyau 34 cylindrique qui est intercalé axialement entre les roues polaires 31. Ici, ce noyau 34 est formé de deux demi noyaux appartenant chacun à l’une des roues polaires. Le rotor 12 comporte, entre le noyau 34 et les griffes 33, une bobine 35 comportant, ici, un moyeu de bobinage et un bobinage électrique sur ce moyeu. Par exemple, les bagues collectrices 21 appartenant au collecteur 22 sont reliées par des liaisons filaires à ladite bobine 35. Le rotor 12 peut également comporter des éléments magnétiques interposés entre deux griffes 33 adjacentes.
Dans cet exemple de réalisation, le stator 15 comporte un corps 27 en forme d'un paquet de tôles doté d'encoches, par exemple du type semi fermée ou ouverte, équipées d’isolant d’encoches pour le montage d’un bobinage électrique 28. Ce bobinage 28 traverse les encoches du corps 27 et forment un chignon avant 29 et un chignon arrière 30 de part et d'autre du corps du stator. Le bobinage 28 est connecté, par exemple, en étoile ou encore en triangle.
Par ailleurs, le bobinage 28 est formé d’une ou plusieurs phases.
Chaque phase comporte au moins un conducteur traversant les encoches du corps de stator 27 et forme, avec toutes les phases, les chignons. Le bobinage 28 est relié électriquement à un ensemble électronique 36.
L’ensemble électronique 36 comporte au moins un module électronique de puissance permettant de piloter une phase du bobinage 28 et un module de commande permettant de piloter un circuit d’excitation de la machine 10. Le module de puissance forme un pont redresseur de courant pour transformer un courant alternatif généré par la machine 10 en un courant continu pour alimenter notamment la batterie et le réseau de bord du véhicule. De plus, l’ensemble électronique 36 comporte un dissipateur thermique pouvant accueillir le module de puissance et/ou le module de commande. Le dissipateur thermique comporte des ailettes îo s’étendant en saillie et canalisant un flux d’air de refroidissement des différents modules. Dans une variante de réalisation, le dissipateur thermique pourra comporter des conduits de circulation d’un liquide de refroidissement permettant le refroidissement des différents modules. Alternativement, le dissipateur thermique pourra comporter à la fois des ailettes et des conduits de refroidissement.
Lorsque le bobinage électrique 28 est alimenté électriquement à partir des balais 23, le rotor 4 est magnétisé et devient un rotor inducteur avec formation de pôles magnétiques Nord-Sud au niveau des griffes 19. Ce rotor inducteur crée un courant induit alternatif dans le stator induit lorsque l’arbre 3 est en rotation. Le pont redresseur 9 transforme alors ce courant induit alternatif en un courant continu, notamment pour alimenter les charges et les consommateurs du réseau de bord du véhicule automobile ainsi que pour recharger sa batterie.
Comme on peut le voir sur l’exemple de la figure 2, le porte-balai 24 est monté, sur le palier arrière 17, autour du collecteur 22 qui est monté à une extrémité arrière de l’arbre 13. L’ensemble électronique 36 est également monté sur le palier arrière 17 et comporte un logement dans lequel le collecteur 22 et le porte-balai 24 viennent s’insérer au moins partiellement.
Le porte-balai 24 comporte un boîtier 37 réalisé dans un matériau électriquement isolant et deux balais 23. Chaque balai 23 est à un potentiel électrique différent afin d’alimenter la bobine rotorique 35 via le collecteur 22. Le boîtier 37 comporte deux logements 39 distincts dans lesquels sont insérés au moins partiellement les balais 23. Chaque logement 39 est débouchant sur une paroi radiale interne du boitier de manière à ce que le balai associé vienne en contact de la bague collectrice 21 correspondante. Chaque balai 23 s’étend dans une direction radiale par rapport à l’axe X et présente une face interne et une face externe opposées radialement, la face interne étant en contact avec la bague collectrice 21 associée. En outre, le porte-balai 24 comporte des ressorts 40 disposés dans les logements 39, chaque ressort étant associé à un balai 23 et exerçant une force sur la face externe du balai associé, io De préférence, la force exercée est de direction radiale. Lorsque le portebalai 24 est monté autour du collecteur 22, chaque ressort 40 est dans un état compressé. La force exercée par le ressort sur le balai permet de garantir le contact électrique entre ledit balai et la bague collectrice tout en compensant l’usure du balai dû au mouvement de rotation de la bague.
Le porte-balai 24 comporte, en outre, un capot de protection 38 s’étendant à partir de l’extrémité du boitier 37 dans laquelle les logements 39 sont débouchant. Le capot de protection 38 vient entourer le collecteur 22 et l’extrémité de l’arbre 13. Le capot de protection permet alors d’isoler les contacts électriques respectifs entre les balais et les bagues collectrices de l’environnement extérieur.
Pour monter le porte-balai 24 autour du collecteur 22, les balais 23 doivent être maintenus presque entièrement à l’intérieur des logements 39. En d’autres termes, les ressorts 40 doivent être suffisamment comprimés. Pour ce faire, un dispositif (non représenté) de blocage des balais 23 à l’intérieur des logements 39 respectifs est utilisé. Ce dispositif est, par exemple, compris dans le capot de protection 38. Il peut être formé d’une plaque venant coulisser de manière à fermer les logements 39. Une fois le porte-balai 24 mis en place, les balais 23 doivent être libérés pour venir en contact avec les bagues collectrices 21.
Afin d’éviter un basculement du porte-balai 24 dû à la force exercée par les ressorts 40 lors du déblocage des balais 23, le porte-balai 24 comporte un dispositif d’anti-basculement 41 venant se bloquer avec un dispositif de retenue 42 formé sur le palier arrière 17. Ainsi, le dispositif d’anti-basculement 41 empêche le porte-balai 24 de basculer par rapport au palier 17 dans une direction opposée à la direction dans laquelle les ressorts 40 exercent des forces sur les balais 23 respectivement.
Le dispositif d’anti-basculement 41 s’étend en saillie vers le dispositif de retenue 42 qui s’étend également en saillie de manière à venir en contact dudit dispositif d’anti-basculement. Le contact entre les dispositifs est fait dans une direction perpendiculaire aux directions dans lesquelles s’étendent lesdits dispositifs. En particulier, les deux dispositifs 41, 42 s’étendent dans des directions axiales opposées l’une par rapport à l’autre îo et sont en contact l’un avec l’autre par contact de leur extrémité radiale respectivement externe ou interne. Les deux dispositifs s’étendent de manière coaxiale suivant un axe sensiblement parallèle à l’axe X. Le contact entre les deux dispositifs est réalisé lorsque les balais 23 exercent une force sur le collecteur 22. En variante, les deux dispositifs peuvent être dimensionnés de manière à ce que le contact soit permanent.
Dans cet exemple de réalisation, le dispositif d’anti-basculement 41 est positionné sur un côté latéral du boitier 37, c’est-à-dire sur une portion du porte-balai s’étendant entre les deux extrémités radiales interne et externe du boitier 37. Dans une variante de réalisation, le dispositif d’anti20 basculement 41 pourrait être positionné sur une extrémité radiale externe du boitier 37.
Dans un mode de réalisation représenté sur les figures 3 à 7, le dispositif d’anti-basculement 41 est formé d’une paroi. Cette paroi s’étend de préférence suivant un arc de cercle et vient entourer au moins partiellement le dispositif de retenue 42. Toujours dans ce mode de réalisation, le dispositif de retenue 42 est formé d’un plot de forme sensiblement cylindrique. De préférence, la paroi s’étend sur approximativement 180° autour du dispositif de retenue 42. De plus, la paroi présente une forme en U suivant un plan radial de la machine 10 dont les extrémités libres de la forme en U sont issues d’une paroi latérale du boitier 37. Lors du positionnement du porte-balai 24 sur le palier arrière 17, le porte-balai est positionné de manière à ce que la paroi rentre en contact du plot ou de manière très proche l’un de l’autre afin que, lors du déblocage des ressorts 40, le contact entre les deux dispositifs bloque le porte-balai 24 et l’empêche de bouger par rapport à sa position initiale.
Dans une variante de réalisation, le dispositif d’anti-basculement 41 peut être formé de deux parois, ou plus, en arc de cercle disposées de manière opposée l’une par rapport à l’autre autour du dispositif de retenue 42. Dans ce mode de réalisation, une première paroi interne s’étend radialement entre le dispositif de retenue 42 et les traces collectrices 21 et une deuxième paroi externe s’étend entre le dispositif de retenue 42 et un capot 43 de la machine électrique tournante 10 venant protéger îo l’ensemble électronique 36.
Quel que soit le mode de réalisation, le porte-balai 24 comporte deux traces d’alimentation électrique 44, chacune d’elle étant à un potentiel électrique différent et permet d’alimenter un balai 23. Par exemple, un des balais est à un potentiel électrique positif et l’autre balai est à un potentiel électrique négatif ou de masse. Les traces d’alimentation 44 sont isolées électriquement l’une de l’autre grâce au boîtier 37.
Les traces d’alimentation 44 sont formées de la même manière. Ainsi, chaque trace 44 présente une première portion de connexion 45 avec l’ensemble électronique 36, une deuxième portion de connexion 46 avec le balai 23 associé et une portion de liaison 47 permettant de relier la première et la deuxième portion de connexion entre elles.
De préférence, la portion de liaison 47 est entièrement logée dans le boîtier 37 du porte-balai comme cela est illustré sur les figures 4 et 7.
La deuxième portion de connexion 46 est reliée électriquement à une 25 tresse (non représentée) qui est elle même reliée au balai 23 associé. Cette deuxième portion de connexion est logée dans une paroi d’extrémité du boîtier 37 de manière apparente pour permettre de simplifier la connexion avec la tresse. Notamment, ladite deuxième portion est positionnée dans la paroi d’extrémité radiale externe du boîtier 37. La tresse est disposée à l’intérieur du logement 39 correspondant et est reliée à la portion de connexion par exemple par sertissage et/ou par soudure. Alternativement, la deuxième portion de connexion pourrait être positionnée dans un logement du boîtier et non sur sa surface.
La première portion de connexion 45 est logée dans une paroi d’extrémité du boitier 37 de manière apparente. Ladite paroi est en regard de l’ensemble électronique 36, de préférence il s’agit d’une paroi d’extrémité axiale du boitier 37.
Comme bien visible sur la figure 5, chaque première portion de connexion 45 est en contact, de préférence direct, avec une trace 48 associée de l’ensemble électronique 36, notamment une trace du module de commande. Un dispositif de fixation 49 permet de garantir le contact entre la trace 48 et la première portion de connexion 45. Par exemple, le îo boitier 37 et l’ensemble électronique 36 comportent, chacun, une ouverture disposée en vis-à-vis l’une de l’autre pour permettre le passage du dispositif de fixation 49. Le dispositif de fixation 49 est par exemple une vis ou un tirant. Dans cet exemple, la portion de connexion 45 présente une forme d’arc de cercle et est positionnée autour de l’ouverture formée dans le boitier 37. Les deux portions de connexion 45 des traces d’alimentation 44 sont positionnées de manière symétrique par rapport à ladite ouverture. Les traces 48 de l’ensemble électronique 36 présentent chacune une forme adaptée à celle de la portion de connexion 45 avec laquelle elle est en contact. Les traces 48 de l’ensemble électronique 36 peuvent s’étendre en saillie à partir du module de commande ou être surmoulée dans un matériau électriquement isolant tout en gardant une partie apparente pour la connexion avec les traces d’alimentation 44 du porte-balai 24.
L’ensemble électronique 36 comporte une pièce de serrage 50 réalisée en matériau électriquement isolant et positionnée de manière à exercer une pression sur l’ensemble formé par la première portion de connexion 45 de la trace d’alimentation 44 du porte-balai et la trace 48 afin de garantir un bon contact électrique. Cette pièce de serrage est positionnée entre une partie du dispositif de fixation 49, telle qu’une tête de vis, et les traces 48. Elle permet en outre d’isoler électriquement le dispositif de fixation 49 des traces 48.
De préférence, l’ensemble électronique 36 pourra également comporter une rondelle 60 positionnée entre une partie du dispositif de fixation 49 et la pièce de serrage 50.
Dans l’exemple représenté sur les figures 3 à 7, le dispositif de 5 fixation 49 permettant le contact électrique entre les traces d’alimentation 44 et les traces 48 permet également de fixer le porte-balai 24 sur le palier arrière 17. Pour cela, le palier arrière 17 comporte une ouverture disposée en regard des ouvertures respectives de l’ensemble électronique 36 et du porte-balai 24 pour permettre le passage du dispositif de fixation 49. De îo préférence, l’ouverture du palier arrière 17 présente une portion taraudée coopérant avec une portion filetée du dispositif de fixation 49.
En outre, le boîtier 37 du porte-balai 24 comporte une portion de fixation portant les premières portions de connexion 45 et l’ouverture à travers laquelle passe le dispositif de fixation 49. Le dispositif d’anti15 basculement 41 s’étend à partir de la portion de fixation. En particulier, ledit dispositif s’étend à partir d’une paroi d’extrémité axiale de la portion de fixation opposée à la paroi d’extrémité axiale en regard de l’ensemble électronique. De plus, l’ouverture du palier arrière 17 est formée dans le dispositif de retenue 42. De préférence, l’ouverture de l’ensemble électronique 36 est formée dans la pièce de serrage 50.
Pour faciliter le positionnement du porte-balai 24 sur le palier arrière
17, le porte-balai comporte, ici, un premier plot d’indexage 58 permettant d’indexer ledit porte-balai sur ledit palier dans une première direction et un second plot d’indexage 59 permettant d’indexer ledit porte-balai sur ledit palier dans une seconde direction perpendiculaire à la première direction.
La machine électrique tournante 10 fonctionne avec une excitation positive et une excitation négative qui ont une différence de potentiels variable allant typiquement de 10V à 60V selon les applications. Les traces d’alimentation électrique 44 du porte-balai 24 sont, respectivement, reliées aux potentiels d’excitation positif et négatif. De préférence, les différentes parties électriquement conductrices de la machine qui sont à des potentiels différents peuvent être isolées les unes par rapport aux autres afin d’éviter la formation de ponts salins.
Le dispositif d’anti-basculement 41 permet d’isoler électriquement, en évitant la formation de pont salin, le dispositif de retenue 42 formé dans le palier arrière 17 des premières portions de connexion 45. De préférence, le dispositif d’anti-basculement 41 s’étend en saillie vers le palier sur au moins 4 mm et notamment sur 6 mm.
Dans l’exemple de réalisation représenté sur les figures 3 à 5, le boitier 37 comporte une portion de cylindre 51 s’étendant en saillie axiale vers l’ensemble électronique 36 et formant un arc de cercle entourant au moins partiellement l’ensemble formé par les premières portions de îo connexion 45 et les traces 48. La portion de cylindre 51 permet d’isoler électriquement ledit ensemble de l’environnement extérieur.
Toujours dans l’exemple représenté sur ces figures, le boitier 37 comporte un manchon 52 s’étendant en saillie axiale vers l’ensemble électronique 36. Le manchon 52 est positionné entre le dispositif de fixation 49 et l’ensemble formé par les premières portions de connexion 45 du porte-balai 24 et les traces 48 de l’ensemble électronique 36 de manière à entourer ledit dispositif de fixation 49. Ledit manchon 52 permet d’isoler électriquement le dispositif de fixation 49 qui est en contact avec le palier arrière 17 dudit ensemble.
Toujours dans l’exemple représenté sur ces figures, le boitier 37 comporte un muret 53 s’étendant en saillie axiale vers l’ensemble électronique 36. Le muret 53 est positionné entre les deux premières portions de connexion 45 des deux traces d’alimentation 44 afin de les isoler électriquement l’une par rapport à l’autre et d’éviter la formation de pont salin. De préférence, le boitier 37 comporte deux murets 53 positionnés de manière opposée l’un par rapport à l’autre entre chaque extrémités des portions de connexion 45.
Dans tous ces exemples, la pièce de serrage 50 comporte des rainures ou des cavités permettant de recevoir la portion de cylindre 51, le manchon 52 et le muret 53 respectivement.
L’exemple des figures 6 et 7 illustre une variante de réalisation dans laquelle la portion de cylindre 51, le manchon 52 et le muret 53 sont formés sur la pièce de serrage 50. Le boitier 37 comporte alors une première rainure 54 permettant de recevoir la portion de cylindre 51, une deuxième rainure 55 permettant de recevoir le manchon 52 et une cavité 56 permettant de recevoir le muret 53.
La présente invention trouve des applications en particulier dans le 5 domaine des porte-balais pour alternateur ou machine réversible mais elle pourrait également s’appliquer à tout type de machine tournante.
Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de la présente invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par îo tous autres équivalents. Par exemple, on ne sortira pas du cadre de l’invention en mettant le dispositif d’anti-basculement sur le palier et le dispositif de retenue sur le porte-balai.
Claims (13)
- REVENDICATIONS1. Machine électrique tournante notamment pour véhicule automobile, ladite machine (10) d’axe (X) comportant :5 -des parties actives comprenant notamment un rotor (12) et un stator (15),- un carter (11) entourant les parties actives et comprenant au moins un palier (16, 17), et- un porte-balai (24) comportant :îo - au moins un balai (23) permettant l’alimentation électrique d’une des parties actives ;- un boitier (37) formé d’un matériau électriquement isolant, le boitier comportant un logement (39) logeant au moins en partie le balai (23) et une portion de fixation permettant la fixation dudit porte15 balai (24) sur une partie de la machine électrique tournante (10), la machine électrique tournante étant caractérisée en ce que le porte-balai (24) comporte un dispositif d’anti-basculement (41), en ce que le palier (11) comporte un dispositif de retenue (42) et en ce que ledit dispositif d’anti-basculement et ledit dispositif de retenue sont agencés20 pour coopérer l’un avec l’autre.
- 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif d’anti-basculement (41) et le dispositif de retenue (42) s’étendent en saillie l’un vers l’autre de manière à venir en contact l’un avec l’autre25 lorsque le balai (23) exerce une force sur une des parties actives de la machine (10), le contact étant réalisé dans une direction perpendiculaire aux directions dans lesquelles s’étendent lesdits dispositifs.
- 3. Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le30 dispositif d’anti-basculement (41) est formé d’au moins une paroi s’étendant en saillie à partir du boitier (37), la paroi est disposée de manière à entourer le dispositif de retenue (42), au moins dans une direction dans laquelle le balai (23) exerce une force, de sorte à être positionnée radialement entre l’axe (X) de la machine (10) et ledit dispositif de retenu (42).
- 4. Machine selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le dispositif d’anti-basculement (41) est formé d’une paroi présentant une section, dans un plan radial, en forme de U, ladite paroi s’étendant en saillie axiale à partir d’une paroi d’extrémité axiale du boitier (37) et les deux extrémités libres de la forme en U étant positionnées de manière adjacente à une paroi latérale du boitier (37).
- 5. Machine selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le dispositif de retenue (42) est formé d’un plot.
- 6. Machine selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le dispositif d’anti-basculement (41) s’étend à partir de la portion de fixation.
- 7. Machine selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la machine électrique tournante (10) comporte un ensemble électronique (36), en ce que le porte-balai (24) comprend, en outre, au moins une trace d’alimentation électrique (44) présentant une première portion de connexion (45) avec l’ensemble électronique (36) et une deuxième portion de connexion (46) avec le balai (23), la première portion de connexion étant disposée dans une première paroi d’extrémité de la portion de fixation, et en ce que le dispositif d’anti-basculement (41) s’étend à partir d’une deuxième paroi d’extrémité de ladite portion de fixation opposée à ladite première paroi d’extrémité.
- 8. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que le boitier (37) comporte une portion de cylindre (51) s’étendant en saillie de manière à entourer au moins partiellement la première portion de connexion (45).
- 9. Machine selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la machine électrique tournante (10) comporte un ensemble électronique (36) et un dispositif de fixation (49) et en ce que l’ensemble électronique (36), la portion de fixation du porte-balai (24) et le5 palier (16, 17) comportent, chacun, une ouverture permettant le passage dudit dispositif de fixation (49) pour les relier mécaniquement ensemble.
- 10. Machine selon la revendication 9 quand dépendante de la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que le boitier (37) comporte un îo manchon (52) s’étendant en saillie vers l’ensemble électronique (36) et étant positionnée radialement entre le dispositif de fixation (49) et la première portion de connexion (45) du porte-balai (24).
- 11. Machine selon l’une quelconque des revendications 1 à 10,15 caractérisée en ce que le porte-balai (24) comporte au moins un plot d’indexage (58, 59) permettant d’indexer le porte-balai sur le palier (16, 17) dans au moins une direction.
- 12. Machine selon l’une quelconque des revendications 1 à 11,20 caractérisée en ce que le dispositif d’anti-basculement (41) s’étend en saillie vers le palier (16, 17) sur une longueur axiale supérieure à 4 mm et notamment de l’ordre de 6 mm.
- 13. Machine électrique tournante selon l’une quelconque des25 revendications 1 à 12, formant un alternateur ou un alterno-démarreur ou une machine réversible.1 /52/5 ii
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