FR3132807A1 - Machine électrique avec un manchon conducteur - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne une machine électrique (10) comprenant une partie stationnaire (12), une partie tournante (14), au moins un roulement (15), et une brosse à fibres de mise à la terre (18). La machine électrique (10) comprend également un manchon conducteur (20) avec une base annulaire (21) formée d’un matériau conducteur électriquement, ladite base annulaire (21) étant fixée à la partie tournante (14) ou à une bague tournante (16) du roulement (15), et un revêtement conducteur (24) à base de nitrure de chrome (CrN) recouvrant au moins partiellement une surface (22b ; 26 ; 28a ; 29a) de ladite base (21), de telle sorte que l’extrémité libre (19b) des fibres (19) est en contact glissant contre ledit revêtement (24) à base de nitrure de chrome. Figure pour l’abrégé : Figure 1
Description
La présente invention concerne le domaine des machines électriques tournantes avec une brosse de mise à la terre, en particulier une brosse de fibres de mise à la terre.
Les machines tournantes comprennent généralement un logement et un arbre tournant supporté en rotation par au moins un roulement. Un roulement est généralement pourvu d’une bague tournante solidaire de l’arbre tournant, une bague stationnaire solidaire du logement, et une pluralité d’éléments roulants interposés entre lesdites bagues.
La source d’alimentation électrique des machines tournantes génère une différence de potentiel électrique entre l’arbre et le logement, induisant une différence de potentiel électrique entre une bague du roulement connectée audit arbre, et une bague du roulement connectée au châssis de la machine. Cette différence de potentiel entre les bagues du roulement peut entraîner une décharge électrique de courant à travers le roulement.
Le courant électrique passant à travers le roulement peut endommager les pistes de roulement et les éléments roulants. Les décharges électriques peuvent également créer des vibrations qui augmentent le bruit acoustique de la machine.
Il est connu de mettre à la terre un arbre tournant en utilisant une brosse de mise à la terre. Il est particulièrement avantageux de concevoir une brosse avec des fibres conductrices. La brosse de mise à la terre est généralement montée sur le châssis d’une machine de telle sorte que les extrémités des fibres viennent en contact radial contre une surface extérieure de l’arbre tournant.
La conductivité des fibres crée un circuit électrique parallèle et ainsi permet à l’arbre d’être maintenu au même potentiel électrique que le châssis de la machine. Cela permet également le maintien des bagues du roulement au même potentiel électrique, et réduit significativement les décharges électriques à travers le roulement.
Cependant, même avec une telle brosse de mise à la terre, la résistance électrique de l’arbre augmente dans le temps en raison d’un changement de la surface de l’arbre. En effet, pendant la durée de vie de la machine, la surface extérieure de l’arbre peut s’oxyder en raison, par exemple, de l’humidité, de la chaleur, du courant électrique ou de la friction.
En raison de ce changement d’état de surface de l’arbre, la brosse de mise à la terre aura une résistance et une tension de claquage plus élevées que le roulement, et ne pourra plus créer un circuit électrique parallèle. Le courant re-traversera alors le roulement, et l’endommagera considérablement.
Il y a donc un besoin de protéger la surface extérieure de l’arbre tournant de manière à éviter tout changement d’état de cette surface pendant la durée de vie de la machine.
Afin de réduire le risque d’oxydation de la surface extérieure de l’arbre, et ainsi de maximiser sa conductivité, il est connu d’appliquer un revêtement à base de résine, telle de l’époxy, à la surface extérieure de l’arbre. Toutefois, un tel revêtement a une faible dureté, et peut être rapidement endommagé voire retiré par le contact glissant des fibres de la brosse de mise à la terre.
La présente invention vise à améliorer la protection de la surface de glissement de l’arbre tournant.
L’invention concerne une machine électrique comprenant une partie stationnaire, une partie tournante, au moins un roulement supportant en rotation ladite partie tournante, et une brosse à fibres de mise à la terre. Ledit roulement comprend une bague tournante fixée à la partie tournante, et une bague stationnaire fixée à la partie stationnaire. Ladite brosse à fibres de mise à la terre comprend un support fixé à la partie stationnaire ou à la bague stationnaire, et une pluralité de fibres conductrices dont une première extrémité est fixée audit support, et une seconde extrémité libre, opposée à ladite première extrémité, s’étend vers la partie tournante.
Conformément à l’invention, la machine électrique comprend également un manchon conducteur. Le manchon conducteur comprend une base annulaire formée d’un matériau conducteur électriquement, ladite base annulaire étant fixée à la partie tournante ou à la bague tournante du roulement. Le manchon conducteur comprend également un revêtement conducteur à base de nitrure de chrome (CrN) recouvrant au moins partiellement une surface de ladite base faisant face à la seconde extrémité libre des fibres conductrices de la brosse à fibres de mise à la terre, de telle sorte que ladite seconde extrémité libre des fibres est en contact glissant contre ledit revêtement à base de nitrure de chrome.
Le manchon conducteur forme une surface de glissement pour les fibres conductrices de la brosse de mise à la terre. Ce manchon est ainsi intégré à la surface extérieure de la partie tournante de la machine électrique. Le manchon conducteur permet une résistance électrique de contact minimale dans le temps.
Le revêtement à base de nitrure de chrome dont est pourvue ladite surface de glissement est de dureté élevée. Le revêtement ne sera ainsi pas retiré par les extrémités libres des fibres en contact glissant pendant la durée de vie de la machine électrique, ni même altéré. Cela prévient toute oxydation ou changement d’état de la surface de contact glissant dans le temps.
Par ailleurs, le revêtement à base de nitrure de chrome est également un excellent conducteur électrique ce qui, en combinaison du matériau conducteur formant la base annulaire, assure la conductivité électrique du manchon. La combinaison de la brosse à fibres de mise à la terre et du manchon conducteur, pourvu d’une base en matériau conducteur et d’une surface de contact de glissement pour les fibres revêtue d’une couche à base de nitrure de chrome, assure la création d’un circuit électrique parallèle durable dans le temps. Une telle conception permet ainsi à la partie tournante d’être maintenue au même potentiel électrique que la partie stationnaire pendant la durée de vie de la machine électrique.
Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l’invention, une telle machine électrique peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises dans toute combinaison techniquement admissible :
- L’épaisseur du revêtement à base de nitrure de chrome est comprise entre 1 et 3 µm, et préférentiellement égale à 2 µm.
- La dureté du revêtement à base de nitrure de chrome est comprise entre 15 et 20 GPa.
- Le revêtement à base de nitrure de chrome comprend de l’argent (Ag).
- La proportion de nitrure de chrome dans le revêtement est comprise entre 30 et 40%.
- Le revêtement à base de nitrure de chrome est appliqué sur la base annulaire du manchon conducteur par un procédé de dépôt sous vide. Par exemple, le procédé de dépôt utilisé est un procédé de dépôt physique par phase vapeur ou procédé PVD de l’anglais « Physical Vapor Deposition ».
- Le revêtement à base de nitrure de chrome est appliqué sur la base annulaire du manchon conducteur par un procédé de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma ou procédé PACVD de l’anglais « Plasma assisted chemical vapor deposition ».
- La base annulaire du manchon conducteur comprend une bague annulaire fixée à la partie tournante ou à la bague tournante du roulement.
- La bague annulaire comprend une surface de contact glissant pour la seconde extrémité libre des fibres de la brosse de mise à la terre, et au moins ladite surface de contact glissant de la bague annulaire est pourvue du revêtement à base de nitrure de chrome.
- La bague annulaire est montée serrée à une surface extérieure cylindrique de la partie tournante.
- La bague annulaire est montée serrée à une surface cylindrique de la bague tournante.
- La partie tournante comprend un épaulement contre lequel la bague annulaire du manchon conducteur vient en appui.
- La bague annulaire du manchon conducteur vient en appui contre une face frontale de la bague tournante du roulement. Dans ce cas de figure, le manchon conducteur forme à la fois une surface de contact glissant pour la brosse à fibres, et un moyen d’espacement pour le roulement.
- La bague annulaire du manchon comprend une piste torique à l’intérieure de laquelle les fibres de la brosse viennent s’étendre, la seconde extrémité libre desdites fibres de la brosse venant en contact glissant contre la piste torique, et au moins ladite piste torique étant pourvue du revêtement à base de nitrure de chrome.
- La base du manchon conducteur comprend en outre une portion radiale s’étendant radialement depuis la bague annulaire en direction de la partie stationnaire.
- Ladite portion radiale du manchon conducteur vient en appui axial contre la bague tournante du roulement.
- Ladite portion radiale du manchon conducteur vient en appui axial contre un épaulement de la partie tournante.
- Lesdites bague annulaire et portion radiale sont connectées par une portion incurvée.
- La seconde extrémité libre desdites fibres de la brosse vient en contact glissant contre la portion incurvée, et au moins la portion incurvée étant pourvue du revêtement à base de nitrure de chrome.
- Les fibres de la brosse s’étendent selon une direction inclinée vers ladite portion incurvée.
- La seconde extrémité libre desdites fibres de la brosse vient en contact glissant contre la portion radiale, au moins ladite portion radiale étant pourvue du revêtement à base de nitrure de chrome.
- La bague annulaire du manchon conducteur comprend au moins une nervure de retenue s’étendant radialement depuis une face latérale de ladite bague annulaire en direction de la partie stationnaire, ladite nervure de retenue coopérant mécaniquement avec une rainure pourvue à une surface de la bague tournante du roulement.
- La nervure de retenue est annulaire.
- La bague annulaire comprend une pluralité de nervures de retenue réparties circonférentiellement.
- La base annulaire du manchon conducteur comprend une rondelle annulaire s’étendant radialement, ladite rondelle venant en appui axial contre une face frontale de la bague tournante du roulement, et un rebord axial s’étendant axialement depuis une extrémité de ladite rondelle, ledit rebord venant en appui radial sur la bague tournante du roulement.
- Le rebord axial est monté serré sur la bague tournante du roulement.
- La seconde extrémité libre desdites fibres de la brosse vient en contact glissant contre la rondelle annulaire, au moins ladite rondelle annulaire étant pourvue du revêtement à base de nitrure de chrome.
- La base annulaire est entièrement recouverte du revêtement à base de nitrure de chrome.
- La base annulaire est formée d’un matériau métallique. Par exemple : acier, acier inoxydable, laiton, cuivre, alliage de cuivre, aluminium, alliage d’aluminium.
- Les fibres de la brosse s’étendent selon une direction inclinée vers ledit revêtement à base de nitrure de chrome.
- Le roulement comprend et une pluralité d’éléments roulants agencés entre lesdites bagues.
- Le roulement est un palier lisse.
- La partie tournante de la machine électrique est un arbre, et la partie stationnaire est un logement.
- La bague tournante du roulement est une bague intérieure, et la bague stationnaire est une bague extérieure.
La présente invention sera mieux comprise à l’étude de la description détaillée de modes de réalisation, pris à titre d’exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels :
Dans la description qui va suivre, les termes « extérieur » et « intérieur » se réfèrent à un axe de rotation X-X d’une partie tournante 14 d’une machine électrique 10, les parties intérieures étant plus proches dudit axe que les parties extérieures.
En se référant à la , une machine électrique 10, selon un premier mode de réalisation de l’invention, comprend un logement stationnaire 12, un arbre tournant 14, un roulement 15 supportant en rotation ledit arbre 14, et une brosse à fibres de mise à la terre 18 montée dans ledit logement 12.
La machine électrique 10 est ici illustrée avec un seul roulement 15. De manière alternative, la machine électrique peut comprendre une pluralité de roulements.
La machine électrique 10 est ici illustrée avec une partie tournante formée par un arbre, et une partie stationnaire formée par un logement. De manière alternative, l’arbre peut être une partie stationnaire, et le logement peut être une partie tournante.
Comme illustré en , l’arbre tournant 14 a une surface extérieure cylindrique étagée 14a, pourvue d’un épaulement 14b. Le roulement 15 est monté radialement entre une surface intérieure ou alésage 12a du logement 12, et ladite surface extérieure 14a de l’arbre tournant 14. L’alésage 12a du logement 12 peut éventuellement comprendre des épaulements ou des moyens de retenue axiale de manière à maintenir axialement le roulement 15 à l’intérieur du logement 12.
Selon un mode de réalisation donné à titre d’exemple et non limitatif de la présente invention, le roulement 15 comprend une bague intérieure tournante 16, une bague extérieure stationnaire 17, et une range d’éléments roulants 15a, ici des billes, agencés entre lesdites bagues 16, 17. Le roulement 15 peut éventuellement comprendre en outre une cage (non illustrée ici) pour maintenir circonférentiellement les éléments roulants 15a. De manière alternative, le roulement peut comprendre une pluralité de rangés d’éléments roulants. De manière alternative, le roulement peut comprendre d’autres types d’éléments roulants, tels des rouleaux ou des cônes. De manière alternative, le roulement peut consister en un palier lisse. De manière alternative, la bague intérieure 16 peut être une bague stationnaire et la bague extérieure 17 une bague tournante, dans le cas où l’arbre 14 est stationnaire et le logement 12 tournant.
Les bagues intérieure 16 et extérieure 17 consistent en des bagues concentriques en rotation relative autour de l’axe de rotation X-X du roulement 15, la bague extérieure 17 entourant radialement la bague intérieure 16.
Comme illustré en , la bague intérieure 16 du roulement 15 est de type solide, et est radialement délimitée par une surface intérieure cylindrique ou alésage 16a en contact radial avec l’arbre 14, et une surface extérieure cylindrique 16b pourvue d’une piste pour les éléments roulants 15a. La bague intérieure comprend en outre deux faces radiales frontales opposées 16c, 16d qui délimitent axialement la surface cylindrique intérieure 16a et la surface cylindrique extérieure 16b. La bague intérieure 16 est solidaire de l’arbre 14, et supporte le mouvement en rotation de l’arbre 14.
Comme illustré, la bague extérieure 17 du roulement 15 est de type solide, et est radialement délimité par une surface intérieure cylindrique 17a pourvue d’une piste pour les éléments roulants 15a, et une surface extérieure cylindrique 17b en contact radial avec la surface intérieure 12a du logement 12. La bague extérieure 17 comprend en outre deux faces radiales frontales opposées 17c, 17d qui délimitent axialement la surface cylindrique intérieure 17a et la surface cylindrique extérieure 17b. La bague extérieure 17 est solidaire du logement 12, et est stationnaire.
La brosse à fibres de mise à la terre 18 comprend un support 18a et une pluralité de fibres conductrices 19 ayant une première extrémité 19a fixée audit support 18a, et une seconde extrémité libre 19b, opposée à ladite première extrémité, s’étendant essentiellement radialement vers l’arbre 14.
Le support 18a est fixé dans le logement 12, par exemple par montage serré dans la surface intérieure 12a ou tout autre moyen de retenue ou adhésifs. De manière alternative, le support 18a peut être solidaire du roulement 15, par exemple de la bague extérieure 17.
Selon un mode de réalisation préférentiel, les fibres conductrices 19 sont en carbone.
Conformément à l’invention, la machine 10 comprend en outre un manchon conducteur 20 formant une surface de glissement pour l’extrémité libre 19b des fibres 19 de la brosse de mise à la terre 18.
Selon le premier mode de réalisation illustré en , le manchon conducteur 20 comprend une base 21 avec une bague annulaire 22 montée serrée sur la surface extérieure cylindrique 14a de l’arbre tournant 14.
La bague annulaire 22 est radialement délimitée par une surface intérieure cylindrique 22a en contact radial avec l’arbre 14, et une surface extérieure cylindrique 22b. La bague annulaire 22 est solidaire de l’arbre 14, et est associée dans le mouvement en rotation de l’arbre 14. La bague annulaire 22 est délimitée axialement par deux faces radiales frontales 22c, 22d qui délimitent axialement la surface intérieure cylindrique 22a et la surface extérieure cylindrique 22b.
Une des surfaces radiales frontales 22b vient en appui axial contre l’épaulement 14b de l’arbre 14. La position axiale du manchon 20 est ainsi définie par ledit épaulement 14.
La base 21 du manchon conducteur est formé d’un matériau conducteur électriquement, et préférentiellement métallique. Par exemple, la base 21 est formée en acier, acier inoxydable, laiton, cuivre, alliage de cuivre, aluminium, alliage d’aluminium, ou tout autre matériau métallique adapté à l’application.
Selon un aspect particulièrement avantageux de l’invention, au moins la surface extérieure cylindrique 22b de la bague 22 du manchon conducteur 20 est recouverte par un revêtement 24 à base de nitrure de chrome (CrN).
Dans l’exemple illustré en , seule la surface extérieure cylindrique 22b de la bague annulaire 22 de la base 21 est recouverte entièrement par le revêtement 24 à base de nitrure de chrome. Selon une variante non illustrée, le revêtement 24 à base de nitrure de chrome peut également recouvrir au moins en partie l’une parmi les autres surfaces de la bague annulaire 22, à savoir la surface intérieure cylindrique 22a montée sur l’arbre 14, la surface radiale frontale 22c libre et la surface radiale frontale 22d en appui contre l’épaulement 14b. L’intégralité des surfaces extérieures de la bague 22 de la base 21 peut être recouverte par le revêtement 24 à base de nitrure de chrome. Dans tous les cas, le revêtement 24 à bas de nitrure de chrome fait face à l’extrémité libre 19b des fibres conductrices 19 de la brosse de mise à la terre 18, et ledit revêtement 24 forme une surface de contact glissant pour lesdites fibres 19. L’extrémité libre 19b des fibres 19 vient en contact glissant contre la surface extérieure formée par le revêtement 24 à base de nitrure de chrome pourvu à la surface extérieure cylindrique 22b de la base 21 du manchon conducteur 20.
L’épaisseur du revêtement 24 à base de nitrure de chrome est comprise entre 1 et 3 µm, et préférentiellement égale à 2 µm.
La dureté du revêtement 24 à base de nitrure de chrome est comprise entre 15 et 20 GPa.
Selon une variante, le revêtement 24 à base de nitrure de chrome peut comprendre de l’argent (Ag). Avantageusement, la proportion de nitrure de chrome dans le revêtement est comprise entre 30 et 40%.
Le revêtement 24 à base de nitrure de chrome est appliqué sur la base annulaire 21 du manchon conducteur 20 par un procédé de dépôt sous vide. Par exemple, le procédé de dépôt utilisé est un procédé de dépôt physique par phase vapeur ou procédé PVD de l’anglais « Physical Vapor Deposition ». Selon une variante, le revêtement 24 à base de nitrure de chrome peut être appliqué sur la base annulaire 21 du manchon conducteur 20 par un procédé de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma ou procédé PACVD de l’anglais « Plasma assisted chemical vapor deposition ».
Le revêtement 24 à base de carbone est de dureté élevée. Appliqué sur la surface extérieure cylindrique 22b, le revêtement 24 forme une barrière contre l’usure de contact due au frottement de l’extrémité libre 19b des fibres 19. La surface extérieure 14a de l’arbre tournant est ainsi protégée contre l’oxydation et l’abrasion. Le revêtement 24 à base de nitrure de chrome n’est pas altéré par les fibres 19 est assure la fonction de surface de contact glissant pendant la durée de vie de la machine électrique 10.
En outre, le revêtement 24 à base de nitrure de chrome est conducteur électriquement. En combinaison du matériau conducteur de la base 21 du manchon conducteur 20, ce revêtement 24 assure le passage de courant électrique entre le logement 12 stationnaire d’une part, et l’arbre 14 tournant d’autre part. Le logement 12 et l’arbre 14 se retrouvent au même potentiel électrique, de même pour la bague extérieure 17 solidaire du logement 12 et la bague intérieure 16 de l’arbre 14. Le risque de décharge électrique et d’usure associée s’en retrouve fortement réduit.
La combinaison de ces réalisations techniques pour former un tel manchon conducteur 20 permet un passage optimal du courant électrique entre le logement 12 et l’arbre 14 par l’intermédiaire de la brosse à fibres de mise à la terre 18, pendant toute la durée de vie de la machine électrique 10.
Un deuxième mode de réalisation de l’invention est illustré en , et se distingue du précédent mode de réalisation en ce qu’une des surfaces radiales frontales 22d de la bague annulaire 22 de la base 21 du manchon conducteur 20 vient en contact axial contre une des surfaces radiales frontales 16c de la bague intérieure 16 du roulement 15.
Dans l’exemple illustré en , la bague annulaire 22 est plus épaisse que celle illustrée en . Une telle structure de la bague annulaire 22 permet de supporter des charges axiales plus importantes selon les besoins de l’application. Le manchon conducteur 20 forme à la fois une surface de contact glissant pour la brosse 18 et un moyen d’espacement axial pour le roulement 15.
La bague annulaire 22 est formée d’un matériau conducteur, préférentiellement un matériau métallique. La surface extérieure cylindrique 22b de la bague 22 est recouverte d’un revêtement 24 à base de nitrure de chrome. L’extrémité libre 19b des fibres 19 de la brosse 18 de mise à la terre vient en contact glissant radial avec ledit revêtement 24 du manchon conducteur 20.
Un troisième mode de réalisation est illustré en , et se distingue du premier mode de réalisation en ce que la surface extérieure 22b de la bague 22 comprend une piste torique 26.
La piste torique 26 est recouverte du revêtement 24 à base de nitrure de chrome. Dans l’exemple illustré en , seule la piste torique 26 est recouverte du revêtement 24. Selon une variante, l’ensemble de la surface extérieure 22b, y compris la surface torique 26, est recouverte du revêtement 24. Selon encore une autre variante, l’ensemble des surfaces de la bague 22 sont recouvertes du revêtement 24.
L’extrémité libre 19b des fibres 19 de la brosse de mise à la terre 18 sont contenues dans le creux formé par la piste torique 26 de manière à maximiser le contact desdites fibres avec la piste torique 26 recouverte du revêtement 24 à base de nitrure de chrome. Le déplacement axial des fibres 19 est ainsi limité.
Un quatrième mode de réalisation est illustré en , et se distingue des modes de réalisations précédents par la forme générale de la base 21 du manchon conducteur 20.
Le manchon conducteur 20 comprend une base annulaire 21 montée solidairement à la surface extérieure 14a de l’arbre tournant 14. La base 21 comprend une bague annulaire 22 de forme cylindrique s’étendant axialement. La base 21 comprend en outre une portion radiale 28 s’étendant radialement depuis une extrémité axiale de la bague 22 en direction du logement 12. La bague 22 et la portion radiale 28 sont connectées par une portion incurvée 29 de manière à ce que la base 21 soit formée d’un seul tenant.
La bague annulaire 22 du manchon conducteur 20 est montée solidairement à la surface extérieure 14a de l’arbre tournant 14. La bague 22 est préférentiellement montée serrée sur la surface extérieure 14a de l’arbre tournant 14.
La portion radiale 28 du manchon conducteur 20 est monté en appui axial contre une surface radiale frontale 16c de la bague intérieure 16 du roulement 15. Selon une variante non illustrée, la portion radiale 28 peut venir en appui axial contre un épaulement pourvu à la surface extérieure 14a de l’arbre 14.
Comme illustré en , la surface extérieure de la base 21, à savoir la surface formée par la surface extérieure 22b de la bague 22, la surface extérieure 28a de la portion radiale 28, et la surface extérieure 29a de la portion incurvée 29, est recouverte par un revêtement 24 à base de nitrure de chrome. Selon une variante non illustrée, seule la surface extérieure 29a de la portion incurvée 29, c’est-à-dire la surface opposée à la surface située en regard de la bague intérieure 16 et l’arbre 14, est recouverte par le revêtement 24.
L’extrémité libre 19b des fibres conductrices 19 de la brosse de mise à la terre 18 vient en contact glissant contre la surface extérieure 29a de la portion incurvée 29. De manière particulièrement avantageuse, les fibres conductrices 19 de la brosse 18 s’étendent selon une direction inclinée en direction de la portion incurvée 29, et l’extrémité libre 19b des fibres 19 vient en contact radial et axial contre le revêtement 24 du manchon conducteur 20.
Selon une variante, les fibres 19 viennent en contact radial glissant seulement sur la surface extérieure 22b de la bague annulaire 22 de la base 21. Dans ce cas, seule la surface extérieure 22b de la bague annulaire 22 est pourvue du revêtement 24. Selon une autre variante, les fibres 19 viennent en contact axial glissant seulement sur la surface extérieure 28a de la portion radiale 28 de la base 21. Dans ce cas, seule la surface extérieure 28a de la portion radiale 28 est pourvue du revêtement 24.
Un cinquième mode de réalisation est illustré en , dans lequel la bague annulaire 22 comprend une nervure de retenue 22e.
La nervure de retenue 22e s’étend radialement depuis une surface radiale frontale 22d de la bague annulaire 22 en direction de l’extérieur. La nervure de retenue 22e coopère avec une rainure intérieure 16e pourvue à la surface intérieure 16a de la bague intérieure 16 du roulement 15. La nervure de retenue 22e est ainsi logée dans la rainure 16e correspondante de la bague intérieure 16, et assure ainsi une retenue axiale mécanique du manchon conducteur 20. Le montage du manchon 20 par encliquetage de la nervure de retenue 22e est une solution simplifiée sans nécessité d’une retenue par montage serré de la base 21 dudit manchon 20
La nervure de retenue 22e peut être annulaire. De manière alternative, la bague 22 peut comprendre une pluralité de nervures de retenue 22e réparties circonférentiellement à la surface radiale frontale 22d.
Un sixième mode de réalisation de l’invention est illustré en , dans lequel la base 21 du manchon conducteur 20 comprend une rondelle annulaire 28 s’étendant radialement, ladite rondelle 28 venant en appui axial contre une face frontale 16c de la bague intérieure 16 du roulement 15. La base 21 comprend en outre un rebord axial 22 s’étendant axialement depuis une extrémité extérieure de ladite rondelle 28, ledit rebord 22 venant en appui radial sur la surface extérieure cylindrique 16b de la bague extérieure 16 du roulement 15.
De manière avantageuse, le rebord axial 22 est monté serré sur la surface extérieure cylindrique 16b de la bague extérieure 16.
La surface frontale 28a de la rondelle 28 est avantageusement recouverte par un revêtement 24 à base de nitrure de chrome. La seconde extrémité libre 19b des fibres conductrices 19 de la brosse de mise à al terre 18 vient en contact glissant contre le revêtement 24 pourvu à la surface frontale 28a de ladite rondelle annulaire 28.
De manière particulièrement avantageuse, les fibres conductrices 19 de la brosse 18 s’étendent selon une direction inclinée en direction de la rondelle 28, et l’extrémité libre 19b des fibres 19 vient en contact axial contre le revêtement 24 pourvu à ladite surface 28a.
Une telle configuration de manchon conducteur 20 permet une structure compacte de la machine électrique 10.
Un septième mode de réalisation de l’invention est illustré en , dans lequel la bague intérieure 16 du roulement 15 comprend une portion axiale 16f s’étendant axialement au-delà de la face radiale frontale 17c de la bague extérieure 17, le manchon conducteur 20 étant monté sur ladite portion axiale 16f.
Le manchon conducteur 20 comprend une bague annulaire 22. La bague annulaire 22 comprend une surface intérieure cylindrique 22a montée serrée à la surface extérieure de la portion axiale 16f de la bague intérieure 16.
L’extrémité libre 19b des fibres conductrices 19 de la brosse de mise à la terre 18 est en contact radiale glissant sur le revêtement 24 recouvrant la surface extérieure cylindrique 22b de la bague 22. De manière alternative, l’ensemble de la bague 22 est recouverte du revêtement 24 de nitrure de chrome.
Dans l’ensemble de ces modes de réalisation décrits ci-dessus, la base 21 du manchon conducteur est formé d’un matériau conducteur électriquement, et préférentiellement métallique. Par exemple, la base 21 est formée en acier, acier inoxydable, laiton, cuivre, alliage de cuivre, aluminium, alliage d’aluminium, ou tout autre matériau métallique adapté à l’application.
Dans l’ensemble de ces modes de réalisation décrits ci-dessus, l’épaisseur du revêtement 24 à base de nitrure de chrome est comprise entre 1 et 3 µm, et préférentiellement égale à 2 µm ; la dureté du revêtement 24 à base de nitrure de chrome est comprise entre 15 et 20 GPa. Selon une variante, le revêtement 24 à base de nitrure de chrome peut comprendre de l’argent (Ag). Avantageusement, la proportion de nitrure de chrome dans le revêtement est comprise entre 30 et 40%.
Les modes de réalisations décrits ci-dessus sont des exemples non limitatifs de l’invention, et font état d’une machine électrique 10 dans laquelle l’arbre est la partie tournante et le logement est la partie stationnaire. Cependant, l’invention concerne également les modes de réalisation dans lesquels l’arbre est la partie stationnaire et le logement est la partie tournante. De manière générale, la brosse à fibres de mise à la terre est fixée sur la partie stationnaire ou la bague stationnaire du roulement, et le manchon conducteur conforme à l’invention est fixé à la partie tournante ou la bague tournante du roulement.
Claims (10)
- Machine électrique (10) comprenant :
- une partie stationnaire (12),
- une partie tournante (14),
- au moins un roulement (15) supportant en rotation ladite partie tournante (14), ledit roulement (15) comprenant une bague tournante (16) fixée à la partie tournante (14), et une bague stationnaire (17) fixée à la partie stationnaire (12), et
- une brosse à fibres de mise à la terre (18), ladite brosse à fibres de mise à la terre (18) comprenant un support (18a) fixée à la partie stationnaire (12) ou à la bague stationnaire (17), et une pluralité de fibres conductrices (19) dont une première extrémité (19a) est fixée audit support (18a), et une seconde extrémité libre (19b), opposée à ladite première extrémité (19a), s’étend vers la partie tournante (14),
caractérisée en ce que la machine électrique (10) comprend également un manchon conducteur (20) avec :
- une base annulaire (21) formée d’un matériau conducteur électriquement, ladite base annulaire (21) étant fixée à la partie tournante (14) ou à la bague tournante (16) du roulement (15), et
- un revêtement conducteur (24) à base de nitrure de chrome (CrN) recouvrant au moins partiellement une surface (22b ; 26 ; 28a ; 29a) de ladite base (21) faisant face à la seconde extrémité libre (19b) des fibres conductrices (19 de la brosse à fibres de mise à la terre (18), de telle sorte que ladite seconde extrémité libre (19b) des fibres (19) est en contact glissant contre ledit revêtement (24) à base de nitrure de chrome. - Machine électrique selon la revendication 1, dans laquelle le revêtement (24) à base de nitrure de chrome comprend de l’argent (Ag).
- Machine électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes dans laquelle la base annulaire (21) du manchon conducteur (20) comprend une bague annulaire (22) fixée à la partie tournante (14) ou à la bague tournante (16) du roulement (15).
- Machine électrique selon la revendication 3, dans laquelle la bague annulaire (22) comprend une surface (22b) de contact glissant pour la seconde extrémité libre (19b) des fibres (19) de la brosse de mise à la terre (18), et au moins ladite surface (22b) de contact glissant de la bague annulaire est pourvue du revêtement (24) à base de nitrure de chrome.
- Machine électrique selon la revendication 4, dans laquelle la bague annulaire (22) du manchon (20) comprend une piste torique (26) à l’intérieure de laquelle les fibres (19) de la brosse (18) viennent s’étendre, la seconde extrémité libre (19b) desdites fibres (19) de la brosse (18) venant en contact glissant contre la piste torique (26), et au moins ladite piste torique (26) étant pourvue du revêtement (24) à base de nitrure de chrome.
- Machine électrique selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, dans laquelle la base (21) du manchon conducteur (20) comprend en outre une portion radiale (28) s’étendant radialement depuis la bague annulaire (22) en direction de la partie stationnaire (12).
- Machine électrique selon la revendication 6, dans laquelle lesdites bague annulaire (22) et portion radiale (28) sont connectées par une portion incurvée (29), la seconde extrémité libre (19b) desdites fibres (19) de la brosse (18) venant en contact glissant contre la portion incurvée (29), et au moins la portion incurvée (29) étant pourvue du revêtement (24) à base de nitrure de chrome.
- Machine électrique selon l’une quelconque des revendications 3 à 7, dans laquelle la bague annulaire (22) du manchon conducteur (20) comprend au moins une nervure de retenue (22e) s’étendant radialement depuis une face latérale (22d) de ladite bague annulaire (22) en direction de la partie stationnaire (12), ladite nervure de retenue (22e) coopérant mécaniquement avec une rainure pourvue à une surface (16a) de la bague tournante (16) du roulement (15).
- Machine électrique selon la revendication 3, dans laquelle la base annulaire (21) du manchon conducteur (20) comprend une rondelle annulaire (28) s’étendant radialement, ladite rondelle (28) venant en appui axial contre une face frontale (16c) de la bague tournante (16) du roulement (15), et un rebord axial (22) s’étendant axialement depuis une extrémité de ladite rondelle (28), ledit rebord (22) venant en appui radial sur la bague tournante (16) du roulement (15), le rebord axial (22) étant monté serré sur la bague tournante (16) du roulement (15), la seconde extrémité libre (19b) desdites fibres (19) de la brosse (18) venant en contact glissant contre la rondelle annulaire (28), au moins ladite rondelle annulaire (28) étant pourvue du revêtement (24) à base de nitrure de chrome.
- Machine électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les fibres de la brosse s’étendent selon une direction inclinée vers le revêtement (24) à base de nitrure de chrome.
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