WO2016207544A1 - Support de roulements - Google Patents

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WO2016207544A1
WO2016207544A1 PCT/FR2016/051525 FR2016051525W WO2016207544A1 WO 2016207544 A1 WO2016207544 A1 WO 2016207544A1 FR 2016051525 W FR2016051525 W FR 2016051525W WO 2016207544 A1 WO2016207544 A1 WO 2016207544A1
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housing
bearing
machine
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PCT/FR2016/051525
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Inventor
Nicolas Martin
Patrick LEBRASSEUR
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Valeo Systemes De Controle Moteur
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/15—Mounting arrangements for bearing-shields or end plates

Definitions

  • the present invention relates to a bearing support for a rotating electrical machine, especially a motor vehicle machine.
  • This misalignment is accompanied by undesirable angular movement between the inner and outer rings of the bearing or bearings.
  • the invention aims to overcome these problems.
  • the invention thus relates to a bearing support for a rotating electrical machine, in particular a motor vehicle machine, this support comprising:
  • first housing for housing a first bearing cooperating with a shaft of the electric machine
  • second housing for housing a second bearing coaxially with the first bearing, this second bearing cooperating with the shaft of the electric machine
  • This support being made in one piece.
  • the alignment of the bearings can be ensured perfectly, using the support made in one piece. This is particularly more satisfactory than for example the case where the bearings are carried by different parts which must be assembled between they. Such an assembly can be a source of undesirable play and cause a coaxiality defect that can lead to a misalignment of the bearing housings.
  • this support is made of metal, in particular aluminum or steel.
  • this support is produced by machining, in particular by molding and then machining. This can be economical.
  • the housings have a substantially cylindrical shape, the rolls being coaxial.
  • At least one of the housings comprises a stop, in particular formed by a groove, in particular an annular groove, arranged to receive an axial stop member, in particular this member being a washer of stop.
  • the support may comprise other types of axial stop.
  • the stop may include a stop member and a bore in the support.
  • At least one housing comprises a perforated transverse wall to be traversed by the shaft of the machine.
  • Each housing is formed by a cylindrical wall.
  • the cylindrical wall is connected to transverse extensions, located on either side of this cylindrical wall.
  • the extensions associated with the dwellings are preferably parallel to each other.
  • the support comprises for example at least one longitudinal branch, in particular two parallel longitudinal branches.
  • these longitudinal branches are connected to the transverse extensions, in particular to the outer edges of these transverse extensions.
  • At least one of the longitudinal branches comprises in particular a narrowing over at least part of its height.
  • the branches of the support are arranged to come into contact with a stator of the electric machine, in particular on the narrowing of the support.
  • the invention further relates to a rotating electrical machine comprising a support as described above, and a shaft mounted on bearings carried by the support.
  • the rotor is secured to the shaft.
  • the rotor is advantageously arranged axially between the transverse extensions of the support.
  • the machine preferably comprises a stator in contact with the support.
  • the stator comprises at least two parts arranged on either side of the longitudinal branches.
  • an axial stop member is mounted in the groove of the support housing.
  • the machine comprises a housing and a cover for closing the housing.
  • the support is made separately from the cover.
  • the support and the cover are made in one piece.
  • the invention further relates to an electric supercharger compressor of a motor vehicle comprising a machine as mentioned above.
  • the invention allows, thanks to the support in one piece, a better positioning of the wheel and the volute of the compressor in particular with respect to the case where the shaft switches, driving the wheel to the volute and creating an undesirable contact between these parts .
  • this compressor (“electric supercharger" in English) is in addition to a turbocharger to compensate for its response time (due to its inertia and the time required for the exhaust gas has sufficient energy to drive it ).
  • the compressor provides supercharging in a few hundred milliseconds until the turbocharger has sufficient speed to take over.
  • the compressor comprises a compressor wheel.
  • the compressor is disposed on the intake duct upstream or downstream, preferably upstream, of the engine to allow compression of the intake air to optimize the filling of the cylinders of the engine.
  • the electric machine is activated to drive the compressor wheel in order to minimize the torque response time, in particular during the transient phases during acceleration, or in the automatic restart phase of the engine after a standby ("stop" operation). start "in English).
  • the speed of rotation of this type of electric machine can reach 70000 revolutions / min.
  • said rotating electrical machine has a response time of the order of 250 ms to go from 5000 to 70,000 revolutions / min.
  • FIG. 1 is a schematic and partial sectional view of an electric compressor according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 2 represents, schematically and partially, in section, an electric machine equipping the compressor of FIG. 1, and
  • FIG. 3 illustrates, schematically and partially, in perspective, the support of the machine of FIG. 2.
  • FIG. 1 shows an over-supply electric compressor 1 comprising a wheel 2 equipped with fins 3 able to suck, via an inlet 4, uncompressed air coming from an air source (not represented) and to discharge compressed air via the outlet 5 after passing through a volute referenced 6.
  • the outlet 5 may be connected to an inlet distributor (not shown) located upstream of the explosion engine to optimize the filling of the cylinders of the combustion engine.
  • the suction of the air is performed in an axial direction, that is to say along the X axis of the wheel 2, and the discharge is made in a radial direction perpendicular to the axis X of the wheel 2.
  • the wheel 2 is driven by an electric machine 7 mounted inside the housing 8.
  • This electric machine 7 comprises a stator 9, which may be polyphase, surrounding a rotor 10 with the presence of an air gap.
  • This stator 9 is mounted in the housing 8.
  • the rotor 10 is integral with a shaft 19 cooperating with bearings 20a and 20b.
  • the shaft 19 is connected in rotation with the wheel 2 as well as with the rotor 10.
  • the stator 9 comprises a body constituted by a stack of thin sheets forming a ring, the inner face of which is provided with notches open towards the inside to receive phase windings.
  • the rotation axis rotor X is for example permanent magnets.
  • the rotor 10 comprises a body formed here by a stack of sheets.
  • FIG. 2 shows the electric machine 7 in more detail.
  • the electric machine 7 comprises a support 30 of bearings, this support 30 comprising:
  • a first housing 31 has to accommodate the first bearing 20a cooperating with the shaft 19 of the electric machine 7,
  • a second housing 31b for housing the second bearing 20b coaxially with the first bearing, this second bearing 20b cooperating with the shaft 19,
  • This support 30 being made in one piece.
  • This support 30 is made of aluminum, by molding and machining.
  • the housings 31a and 31b have a substantially cylindrical shape, the rolls being coaxial with axis X.
  • the housing 31b has an annular groove 33 arranged to receive an axial stop member 34 formed by a lock washer.
  • a spring 35 is interposed compressed between the washer 34 and the bearing 20b.
  • the bearings 20a and 20b are, in the example described, ball bearings, with each of the inner and outer rings.
  • the housing 31 has a perforated transverse wall 37 to be traversed by the shaft 19 of the machine.
  • Each housing 31a and 31b is formed by a cylindrical wall 38.
  • Each cylindrical wall 38 is connected to transverse extensions 39, located on either side of this cylindrical wall.
  • the cylindrical walls 38 project axially towards the outside of the extensions 39.
  • the support 30 has two longitudinal branches 40, parallel to each other, on either side of the axis X.
  • These longitudinal branches 40 are connected to the transverse extensions 39, to the outer edges 41 of these transverse extensions 39.
  • the longitudinal branches each comprise a narrowing 43 over at least a portion of its height.
  • the branches 43 of the support are arranged to come into contact with the stator of the electric machine, on the constrictions 43 of the support.
  • the rotor is arranged axially between the transverse extensions 39 of the support.
  • the stator 9 comprises two parts arranged on either side of the longitudinal branches 40.
  • the machine comprises the housing 8 and a cover 45 to close the housing.
  • the support 30 is made separately from the cover.
  • the support and the cover are made in one piece.
  • a holding belt 46 is provided around the support 30 and the stator 9. Alternatively, or in addition, this maintenance can be done using welding.
  • the machine 7 with the support 30 is mounted in the housing 8.
  • the machine 7 may be of the variable reluctance type.

Abstract

L'invention concerne un support (30) de roulements pour machine électrique tournante, notamment machine de véhicule automobile, ce support comportant: -un premier logement (31a) pour loger un premier roulement (20a) coopérant avec un arbre de la machine électrique, -un deuxième logement (31b) pour loger un deuxième roulement (20b) de manière coaxiale avec le premier roulement, ce deuxième roulement coopérant avec l'arbre de la machine électrique, ce support étant réalisé en une seule pièce.

Description

Support de roulements
La présente invention concerne un support de roulements pour machine électrique tournante, notamment machine de véhicule automobile.
Dans un environnement machine tournant à hautes vitesses, il est indispensable de s'assurer d'un bon alignement de roulements de la machine, roulements qui portent l'arbre rotatif de la machine.
En effet, un défaut d'alignement de ces roulements, à savoir un désalignement angulaire de ces roulements, entraine une usure accélérée de ces roulements, ce qui réduit leur durée de vie.
Ce défaut d'alignement s'accompagne d'un mouvement angulaire indésirable entre les bagues intérieure et extérieure du ou des roulements.
L'invention vise à pallier ces problèmes.
L'invention a ainsi pour objet un support de roulements pour machine électrique tournante, notamment machine de véhicule automobile, ce support comportant :
- un premier logement pour loger un premier roulement coopérant avec un arbre de la machine électrique, un deuxième logement pour loger un deuxième roulement de manière coaxiale avec le premier roulement, ce deuxième roulement coopérant avec l'arbre de la machine électrique,
ce support étant réalisé en une seule pièce.
Grâce à l'invention, l'alignement des roulements peut être assuré de manière parfaite, à l'aide du support réalisé d'un seul tenant. Ceci est particulièrement plus satisfaisant que par exemple le cas où les roulements sont portés par des pièces différentes qui doivent être assemblées entre elles. Un tel assemblage peut être source de jeux indésirables et causer un défaut de coaxialité pouvant engendrer un défaut d'alignement des logements des roulements.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, ce support est réalisé en métal, notamment en aluminium ou acier.
De préférence, ce support est réalisé par usinage, notamment par moulage puis usinage. Ceci peut être économique.
Avantageusement les logements présentent une forme sensiblement cylindrique, les cylindres étant coaxiaux.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, l'un au moins des logements comporte un arrêt, notamment formé par une gorge, notamment annulaire, agencée pour recevoir un organe d'arrêt axial, notamment cet organe étant une rondelle d'arrêt.
Bien entendu, le support peut comporter d'autres types d'arrêt axial. Par exemple, l'arrêt peut comporter un organe d'arrêt et un alésage dans le support.
Le cas échéant, l'un au moins des logements comporte une paroi transversale ajourée pour être traversée par l'arbre de la machine.
Chaque logement est notamment formé par une paroi cylindrique.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, la paroi cylindrique se raccorde à des extensions transversales, situées de part et d'autre de cette paroi cylindrique.
Ces extensions sont notamment planes.
Les extensions associées aux logements sont de préférence parallèles entre elles.
Le support comporte par exemple au moins une branche longitudinale, notamment deux branches longitudinales parallèles.
Avantageusement ces branches longitudinales se raccordent aux extensions transversales, notamment aux bords extérieurs de ces extensions transversales. L'une au moins des branches longitudinales comporte notamment un rétrécissement sur au moins une partie de sa hauteur.
Les branches du support sont agencées pour venir au contact avec un stator de la machine électrique, notamment sur le rétrécissement du support.
L'invention a encore pour objet une machine électrique tournante comportant un support tel que décrit ci-dessus, et un arbre monté sur des roulements portés par le support.
Le rotor est solidaire de l'arbre.
Le rotor est avantageusement agencé axialement entre les extensions transversales du support.
La machine comporte de préférence un stator en contact avec le support.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, le stator comporte au moins deux parties disposées de part et d'autre des branches longitudinales.
Avantageusement un organe d'arrêt axial est monté dans la gorge du logement du support.
Le cas échéant la machine comporte un carter et un couvercle pour fermer le carter.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, le support est réalisé séparément du couvercle.
En variante, le support et le couvercle sont réalisés d'une seule pièce.
L'invention a encore pour objet un compresseur de suralimentation électrique de véhicule automobile comportant une machine telle que précitée.
L'invention permet, grâce au support en une seule pièce, un meilleur positionnement de la roue et de la volute du compresseur notamment par rapport au cas où l'arbre bascule, entraînant la roue vers la volute et créant un contact indésirable entre ces pièces. Par exemple, ce compresseur (« electric supercharger » en anglais) vient en complément d'un turbocompresseur pour palier son temps de réponse (dû à son inertie et au temps nécessaire pour que les gaz d'échappement ait une énergie suffisante pour l'entraîner). Le compresseur fournit une suralimentation en quelques centaines de millisecondes jusqu'à ce que le turbocompresseur ait une vitesse suffisante pour prendre le relais.
A cet effet, le compresseur comprend une roue de compresseur. Le compresseur est disposé sur le conduit d'admission en amont ou en aval, de préférence en amont, du moteur thermique pour permettre de comprimer l'air d'admission afin d'optimiser le remplissage des cylindres du moteur thermique.
La machine électrique est activée pour entraîner la roue du compresseur afin de minimiser le temps de réponse en couple, notamment lors des phases transitoires à l'accélération, ou en phase de redémarrage automatique du moteur thermique après une mise en veille (fonctionnement « stop and start » en anglais).
La vitesse de rotation de ce type de machine électrique peut atteindre 70000 tours/min.
Selon une réalisation, ladite machine électrique tournante présente un temps de réponse de l'ordre de 250ms pour passer de 5000 à 70000 tours/min.
La machine peut être à reluctance variable. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin annexé dans lequel :
- la figure 1 est une vue en coupe, schématique et partielle, d'un compresseur électrique selon un exemple de réalisation de l'invention, - la figure 2 représente, schématiquement et partiellement, en coupe, une machine électrique équipant le compresseur de la figure 1 , et
- la figure 3 illustre, schématiquement et partiellement, en perspective, le support de la machine de la figure 2.
La figure 1 montre un compresseur de sur-alimentation électrique 1 comportant une roue 2 munie d'ailettes 3 apte à aspirer, via une entrée 4, de l'air non-comprimé issu d'une source d'air (non représentée) et à refouler de l'air comprimé via la sortie 5 après passage dans une volute référencée 6. La sortie 5 pourra être reliée à un répartiteur d'admission (non représenté) situé en amont du moteur à explosions afin d'optimiser le remplissage des cylindres du moteur à combustion. En l'occurrence, l'aspiration de l'air est réalisée suivant une direction axiale, c'est-à-dire suivant l'axe X de la roue 2, et le refoulement est réalisé suivant une direction radiale perpendiculaire à l'axe X de la roue 2.
La roue 2 est entraînée par une machine électrique 7 montée à l'intérieur du carter 8. Cette machine électrique 7 comporte un stator 9, qui pourra être polyphasé, entourant un rotor 10 avec présence d'un entrefer. Ce stator 9 est monté dans le carter 8. Le rotor 10 est solidaire d'un arbre 19 coopérant avec des roulements 20a et 20b. L'arbre 19 est lié en rotation avec la roue 2 ainsi qu'avec le rotor 10.
Le stator 9 comporte un corps constitué par un empilage de tôles minces formant une couronne, dont la face intérieure est pourvue d'encoches ouvertes vers l'intérieur pour recevoir des enroulements de phase.
Le rotor 10 d'axe de rotation X est par exemple à aimants permanents. Le rotor 10 comporte un corps formé ici par un empilement de tôles.
On a représenté sur la figure 2 la machine électrique 7 davantage en détails. La machine électrique 7 comporte un support 30 de roulements, ce support 30 comportant :
un premier logement 31 a pour loger le premier roulement 20a coopérant avec l'arbre 19 de la machine électrique 7,
un deuxième logement 31 b pour loger le deuxième roulement 20b de manière coaxiale avec le premier roulement, ce deuxième roulement 20b coopérant avec l'arbre 19,
ce support 30 étant réalisé en une seule pièce.
Ce support 30 est réalisé en en aluminium, par moulage et usinage.
Comme on peut le voir sur la figure 3, les logements 31 a et 31 b présentent une forme sensiblement cylindrique, les cylindres étant coaxiaux d'axe X.
Le logement 31 b comporte une gorge annulaire 33 agencée pour recevoir un organe d'arrêt axial 34 formé par une rondelle d'arrêt.
Un ressort 35 est interposé comprimé entre la rondelle 34 et le roulement 20b.
Les roulements 20a et 20b sont, dans l'exemple décrit, des roulements à billes, avec chacun des bagues intérieure et extérieure.
Le logement 31 a comporte une paroi transversale ajourée 37 pour être traversée par l'arbre 19 de la machine.
Chaque logement 31 a et 31 b est formé par une paroi cylindrique 38.
Chaque paroi cylindrique 38 se raccorde à des extensions transversales 39, situées de part et d'autre de cette paroi cylindrique.
Ces extensions 39 sont planes et les extensions 39 associées au logement 31 a sont parallèles à celles du logement 31 b.
Les parois cylindriques 38 font saillie axialement vers l'extérieur des extensions 39. Le support 30 comporte deux branches longitudinales 40, parallèles entre elles, de part et d'autre de l'axe X.
Ces branches longitudinales 40 se raccordent aux extensions transversales 39, aux bords extérieurs 41 de ces extensions transversales 39.
Les branches longitudinales comportent chacune un rétrécissement 43 sur au moins une partie de sa hauteur.
Les branches 43 du support sont agencées pour venir au contact avec le stator de la machine électrique, sur les rétrécissements 43 du support.
Le rotor est agencé axialement entre les extensions transversales 39 du support.
Le stator 9 comporte deux parties disposées de part et d'autre des branches longitudinales 40.
La machine comporte le carter 8 et un couvercle 45 pour fermer le carter.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, le support 30 est réalisé séparément du couvercle.
En variante, le support et le couvercle sont réalisés d'une seule pièce.
Une ceinture de maintien 46 est prévue autour du support 30 et du stator 9. En variante, ou en complément, ce maintien peut être fait à l'aide de soudure.
La machine 7 avec le support 30 est montée dans le carter 8. La machine 7 peut être du type à reluctance variable.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Support (30) de roulements pour machine électrique tournante, notamment machine de véhicule automobile, ce support comportant :
un premier logement (31 a) pour loger un premier roulement (20a) coopérant avec un arbre de la machine électrique,
un deuxième logement (31 b) pour loger un deuxième roulement (20b) de manière coaxiale avec le premier roulement, ce deuxième roulement coopérant avec l'arbre de la machine électrique,
ce support étant réalisé en une seule pièce.
2. Support selon la revendication précédente, ce support étant réalisé en métal, notamment en aluminium ou acier.
3. Support selon l'une des revendications précédentes, ce support étant réalisé par usinage.
4. Support selon l'une des revendications précédentes, les logements (31 a, 31 b) présentent une forme sensiblement cylindrique, les cylindres étant coaxiaux.
5. Support selon l'une des revendications précédentes, l'un au moins des logements comporte un arrêt, notamment une gorge (33), notamment annulaire, agencée pour recevoir un organe d'arrêt axial (34), notamment cet organe étant une rondelle d'arrêt.
6. Support selon l'une des revendications précédentes, l'un au moins des logements comporte une paroi transversale ajourée (37) pour être traversée par l'arbre de la machine.
7. Support selon l'une des revendications précédentes, chaque logement étant formé par une paroi cylindrique (38).
8. Support la revendication précédente, la paroi cylindrique (38) se raccorde à des extensions transversales (39), situées de part et d'autre de cette paroi cylindrique.
9. Support selon l'une des revendications précédentes, le support comporte au moins une branche longitudinale, notamment deux branches longitudinales parallèles (40).
10. Machine électrique tournante comportant un support selon l'une des revendications précédentes, et un arbre monté sur des roulements portés par le support.
1 1 . Compresseur de sur-alimentation électrique de véhicule automobile comportant la machine selon la revendication précédente.
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