FR3142625A1 - Dispositif de mise à une masse d’un rotor, machine électrique et véhicule automobile associé - Google Patents

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Arnaud BRAEM
Samuel Gabillard
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

Le dispositif de mise à une masse d’un rotor d’une machine électrique, comporte un porte balai (15) configuré pour être fixé sur une première zone électriquement isolante d’un carter (4) de la machine électrique, et un balai logé dans le porte balai électriquement conducteur et configuré pour venir en contact avec un arbre rotorique (6) du rotor. Le porte balai comporte en outre une languette (152) configurée pour être reliée à une deuxième zone (13) électriquement conductrice du carter reliée à la masse de sorte qu’un courant circulant à travers le porte balai circule vers la masse par l’intermédiaire de la languette. Figure pour l’abrégé : Fig 2

Description

Dispositif de mise à une masse d’un rotor, machine électrique et véhicule automobile associé
La présente invention concerne la mise à une masse d’une machine électrique.
La présente invention concerne plus particulièrement un dispositif de mise à une masse d’un rotor d’une machine électrique, une machine électrique comportant un tel dispositif, et un véhicule comportant une telle machine électrique.
Généralement, un véhicule automobile comprend au moins une machine électrique tournante, par exemple un alternateur pour produire de l’énergie électrique à partir d’une puissance mécanique générée par un moteur thermique ou par exemple un moteur électrique de propulsion équipant un véhicule à propulsion hybride ou à propulsion électrique.
La machine électrique comprend un carter relié à une masse et comportant des roulements généralement métalliques, et un rotor comportant une masse magnétique maintenu dans la carter par les roulements.
Le carter loge en outre des bobines statoriques.
Lorsque le rotor tourne, le rotor est soumis à des variations de champ magnétique générant des courants de Foucault dans la masse magnétique.
Comme le rotor est maintenu en rotation dans le carter par les roulements métalliques, les courants de Foucault se déchargent à travers les roulements et notamment à travers les éléments roulants des roulements en provoquant des décharges électriques.
Les décharges électriques détériorent les éléments réduisant la durée de vie des roulements et générant des bruits parasites.
Il est connu de disposer un porte balai logeant un balai sur le carter de la machine électrique de sorte que le balai frotte sur une surface latérale d’un arbre du rotor.
Dans le cas où le porte balai est fixé sur une partie électriquement isolante du carter, il est nécessaire de relier le porte balai à une masse du véhicule par l’intermédiaire d’une tresse métallique.
Il est nécessaire de prévoir le routage de la tresse métallique dans un environnement encombré par d’autres organes du véhicule.
En outre, l’implantation de la tresse métallique rallonge la durée de fabrication de la machine électrique et du véhicule.
De plus, comme la tresse métallique est une pièce rapportée supplémentaire, il est nécessaire de planifier sa disponibilité lors de la fabrication du véhicule.
Il est donc proposé de pallier tout ou partie des inconvénients précités.
Au vu de ce qui précède, l’invention a pour objet un dispositif de mise à une masse d’un rotor d’une machine électrique, comportant un porte balai configuré pour être fixé sur une première zone électriquement isolante d’un carter de la machine électrique, et un balai logé dans le porte balai électriquement conducteur et configuré pour venir en contact avec un arbre rotorique du rotor.
Le porte balai comporte en outre une languette configurée pour être reliée à une deuxième zone électriquement conductrice du carter reliée à la masse de sorte qu’un courant circulant à travers le porte balai circule vers la masse par l’intermédiaire de la languette.
De préférence, la languette est déformable.
Avantageusement, le dispositif de mise à une masse comporte en outre un ressort comprenant une première extrémité reliée à la languette et une deuxième extrémité configurée pour être en contact avec la deuxième zone de sorte qu’un courant circulant à travers le porte balai circule vers la masse par l’intermédiaire de la languette et du ressort.
L’invention a également pour objet une machine électrique comportant un rotor et un carter logeant le rotor, le rotor comportant un arbre rotorique, le carter comportant une première zone électriquement isolante et une deuxième zone électriquement conductrice configurée pour être reliée à une masse, la machine électrique comportant en outre un dispositif de mise à une masse tel que défini précédemment, le porte balai étant fixé sur la première zone et la languette étant en contact avec la deuxième zone, le balai étant en contact avec la surface latérale de l’arbre rotorique.
De préférence, l’arbre rotorique comporte un déflecteur configuré pour canaliser un fluide.
Avantageusement, l’arbre rotorique comprend en outre une bague électriquement conductrice, le balai étant en contact avec la surface latérale de la bague.
De préférence, la bague est configurée pour canaliser un fluide.
Avantageusement, la première zone est un stator d’un capteur de position du rotor.
L’invention a encore pour objet un véhicule automobile comportant une machine électrique telle que définie précédemment, une masse, et des moyens de raccordement reliant électriquement la deuxième zone du carter à la masse.
De préférence, les moyens de raccordement comprennent une tresse métallique.
D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
illustre schématiquement un véhicule automobile électrique selon l’invention ;
illustre une vue partielle d’un premier exemple de réalisation de la machine électrique selon l’invention ;
illustre une coupe longitudinale de l’exemple de réalisation de la machine selon l’invention,
illustre un deuxième exemple de réalisation de la machine électrique selon l’invention
illustre un troisième exemple de réalisation de la machine électrique selon l’invention, et
illustre un quatrième exemple de réalisation de la machine électrique selon l’invention.
La illustre schématiquement un véhicule automobile 1 comportant une masse 2, et une machine électrique 3.
La machine électrique 3 comprend un carter 4 et un rotor 5 logé dans le carter 4.
Le rotor 5 comprend un arbre rotorique 6 et une masse magnétique (non représentée) enserrant l’arbre rotorique 6.
Le carter 4 loge en outre un stator (non représenté) comportant des bobines statoriques.
Le rotor 5 tourne autour d’un axe A.
Le carter 4 est relié électriquement à la masse par des moyens de raccordement comportant par exemple une tresse métallique 7.
Le véhicule automobile 1 comporte par exemple un moteur thermique, la machine électrique 3 étant un alternateur générant une puissance électrique à partir d’une puissance mécanique délivrée par le moteur thermique.
En variante, le véhicule 1 est à propulsion électrique, la machine électriques 3 étant un moteur de propulsion entraînant le véhicule.
Selon encore une autre variante, le véhicule 1 est à propulsion hybride, la machine électrique 3 étant un alternateur démarreur.
La illustre une vue partielle d’un premier exemple de réalisation de la machine électrique 3.
On retrouve le carter 4 et l’arbre rotorique 6.
Une extrémité de l’arbre rotorique 6 comporte des moyens d’accouplement mécanique de l’arbre rotorique 6 de manière à transférer un couple mécanique entre l’arbre rotorique 6 et un dispositif mécanique, par exemple un différentiel.
Les moyens d’accouplement mécanique comportent par exemple des cannelures 8.
La machine électrique 3 comporte un capteur de position 9 du rotor de type inductif comportant un disque 10 solidaire de l’arbre rotorique et un empilement 11 de tôles magnétiques supportant des bobines (non représentées) formant un stator du capteur de position 9.
L’empilement 11 de tôles magnétiques est fixé sur le carter 4 par exemple par de vis 12.
L’empilement 11 de tôles magnétiques sont recouvertes d’un isolant électrique de sorte que le stator du capteur de position 9 forme une première zone électriquement isolante du carter 4.
Le carter 4 est réalisé en un matériau électriquement conducteur, par exemple en aluminium, de sorte que les parties du carter 4 non recouvertes par le stator du capteur de position 9 forment une deuxième zone 13 électriquement conductrice reliée à la masse 2 du véhicule 1 par l’intermédiaire de la tresse 7.
La tresse 7 est par exemple visée sur la deuxième zone 13 du carter 4.
La machine 3 comporte en outre un dispositif 14 de mise à la masse 2 du rotor 5.
Le dispositif 14 comprend un porte balai 15 électriquement conducteur comportant un logement 150 et une patte de fixation 151, et un balai (non représenté) logé dans le logement 150.
La patte de fixation 151 est fixée sur l’empilement 11 de tôles à l’aide d’une vis 12 passant à travers un trou de la patte de fixation 151 et à travers l’empilement 11 de tôles.
L’arbre rotorique 6 comprend en outre une bague 16 électriquement conductrice comportant une piste 17 sur sa surface latérale.
La bague 16 peut en outre comprendre un déflecteur 18 pour canaliser un fluide lors de la rotation du rotor 5, le fluide étant par exemple de l’air.
Le porte balai 15 est positionné de sorte que le balai est en contact avec la piste 17 de la bague 16.
En variante, l’arbre rotorique 6 ne comprend pas la bague 16, le balai vient en contact avec la surface latérale de l’arbre rotorique 6.
Lorsque l’arbre rotorique 6 ne comporte pas la bague 16, l’arbre rotorique 6 peut comprendre le déflecteur 18 pour canaliser le fluide, le déflecteur étant par exemple réalisé en un matériau électriquement isolant tel que du plastique.
Le porte balai 15 comporte en outre une languette 152 reliée à la deuxième zone 13 du carter 4.
La languette 152 tel que représentée vient en contact avec la deuxième zone 13 du carter 4 selon une direction axiale parallèle à l’arbre rotorique 5.
La languette 152 est par exemple réalisée dans le même matériau que le porte balai 15.
Le porte balai 15 est réalisé par exemple par pliage d’une tôle de sorte que le logement 150, la patte de fixation 151, et la languette 152 sont d’un seul tenant.
L’épaisseur de la languette 152 peut être choisie de sorte que la languette 152 soit déformable afin de faciliter la mise en contact de la languette 152 avec la deuxième zone 13 du carter 4.
La illustre une coupe longitudinale de l’exemple de réalisation de la machine 3 passant par le centre du porte balai 15.
La masse magnétique du rotor 5 porte la référence 19 et les bobines statoriques portent la référence 20.
L’arbre rotorique 6 est maintenu dans la carte 4 par deux roulements 21, 22 logés chacun dans une extrémité différente du carter 4 selon l’axe A.
Le balai logé dans le logement 150 du porte balai 15 porte la référence 23.
Le balai 23 est relié électriquement à la masse 2 par l’intermédiaire du logement 150, de la patte de fixation 151 et de la languette 152 du porte balai 15, et de la deuxième zone 13 du carter 4.
Le balai 23, le logement 150, la patte de fixation 151 et la languette 152 du porte balai 15, et la deuxième zone 13 du carter 4 forment un canal de mise à la masse du rotor 5.
Lorsque la rotor 5 est animée d’un mouvement de rotation, des courants de Foucault sont générés dans la masse magnétique et se propagent dans l’arbre rotorique 6.
Comme la résistance électrique des roulements est plus élevée que la résistance du canal de mise à la masse du rotor 5, les courants de Foucault circulent à travers ledit canal.
La languette 152 permet de relier le balai 23 à la masse 2 de sorte que les courants de Foucault circulent vers la masse par l’intermédiaire de la languette 152 empêchant qu’un courant circule à travers les roulements 21, 22 pour empêcher l’apparition de décharges électriques entre les éléments roulants et les bagues des roulements 21, 22 prolongeant la durée de vie des roulements 21, 22.
En outre, l’ajout de la languette 152 permet de réaliser de façon simple la connexion électrique entre le balai 23 et le carter 4 sans l’ajout d’un élément rapporté tel qu’une tresse métallique.
La illustre une vue partielle d’un deuxième exemple de réalisation de la machine électrique 3.
Dans cet exemple, la languette 152 s’étend selon une direction radiale par rapport à l’arbre rotorique 5 de sorte que la languette 152 vient en contact avec la deuxième zone 13 du carter 4 selon la direction radiale.
La illustre une vue partielle d’un troisième exemple de réalisation de la machine électrique 3.
Dans cet exemple, la languette 152 s’étend selon une direction circonférentielle de sorte que la languette 152 vient en contact avec la deuxième zone 13 du carter 4 selon une direction tangentielle.
La illustre une vue partielle d’un troisième exemple de réalisation de la machine électrique 3.
La languette 152 s’étend selon une direction radiale et est reliée à la deuxième zone 13 par un ressort 153 orienté selon la direction axiale.
Une première extrémité du ressort 153 est reliée à la languette 152 par exemple par soudage.
La deuxième extrémité du ressort 152 est en contact avec la deuxième zone 13 de sorte que les courants de Foucault circulent vers la masse par l’intermédiaire de la languette 152 et du ressort 153.
Bien entendu, dans les exemples de réalisation de la languette 152 illustrés aux figures 4 et 5, la languette 152 peut être reliée à la deuxième zone 13 par l’intermédiaire du ressort 153 orienté selon la direction radiale.

Claims (10)

  1. Dispositif de mise à une masse (2) d’un rotor (5) d’une machine électrique (3), comportant un porte balai (15) configuré pour être fixé sur une première zone électriquement isolante d’un carter (4) de la machine électrique, et un balai (23) logé dans le porte balai électriquement conducteur et configuré pour venir en contact avec un arbre rotorique (6) du rotor (5), caractérisé en ce que le porte balai (15) comporte en outre une languette (152) configurée pour être relié à une deuxième zone (13) électriquement conductrice du carter (4) reliée à la masse (2) de sorte qu’un courant circulant à travers le porte balai (15) circule vers la masse par l’intermédiaire de la languette (152).
  2. Dispositif de mise à une masse (2) selon la revendication 1, dans lequel la languette (152) est déformable.
  3. Dispositif de mise à une masse (2) selon la revendication 1 ou 2, comportant en outre un ressort comprenant une première extrémité reliée à la languette et une deuxième extrémité configurée pour être en contact avec la deuxième zone (13) de sorte qu’un courant circulant à travers le porte balai (15) circule vers la masse par l’intermédiaire de la languette (152) et du ressort ().
  4. Machine électrique (3) comportant un rotor (5) et un carter (4) logeant le rotor (5), le rotor (5) comportant un arbre rotorique (6), le carter (4) comportant une première zone électriquement isolante et une deuxième zone (13) électriquement conductrice configurée pour être reliée à une masse (2), la machine électrique (3) comportant en outre un dispositif de mise à une masse (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, le porte balai (15) étant fixé sur la première zone et la languette (152) étant reliée à la deuxième zone (13), le balai (23) étant en contact avec la surface latérale de l’arbre rotorique (6).
  5. Machine électrique (3) selon la revendication 4, dans laquelle l’arbre rotorique (6) comporte un déflecteur (18) configuré pour canaliser un fluide.
  6. Machine électrique (3) selon la revendication 4, dans laquelle l’arbre rotorique (6) comprend en outre une bague (16) électriquement conductrice, le balai (23) étant en contact avec la surface latérale de la bague (16).
  7. Machine électrique (3) selon la revendication 6, dans laquelle la bague (16) est configurée pour canaliser un fluide.
  8. Machine électrique (3) selon l’une quelconque des revendications 4 à 7, dans laquelle la première zone est un stator d’un capteur de position (9) du rotor (5).
  9. Véhicule automobile (1) comportant une machine électrique (3) selon l’une quelconque des revendications 4 à 8, une masse (2), et des moyens de raccordement reliant électriquement la deuxième zone (13) du carter (4) à la masse (2).
  10. Véhicule (1) selon la revendication 9, dans lequel les moyens de raccordement comprennent une tresse métallique (7).
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