Brevet FR2711458A1 — publié le 19950428

La présente invention concerne une machine électrique tournante à rotor extérieur et plus particulièrement le moyen permettant de lier libre en rotation, le rotor par rapport au stator. Elle trouve application dans un moteur électrique à commutation électronique notamment destiné a équiper un groupe motoventilateur. Dans l'état de la technique, on a déjà proposé des solutions permettant de réaliser la liaison de rotation entre un stator et un rotor extérieur. De telles solutions utilisent un palier qui travaille en porte-à-faux, une extrémité d'une partie fixe du palier étant fixée au stator, et l'extrémité d'une autre partie tournante du palier étant fixée au rotor. A la Figure 1, on a représenté une vue en coupe schématique d'un moteur à commutation électronique selon l'état de la technique. Le stator 3 est constitué par un paquet de tôles magnétiques doté d'encoches périphériques extérieures sensiblement rectilignes dans lesquelles sont installées les parties rectilignes utiles de bobines qui sont réparties en phases électriques au stator. Les parties rectilignes des bobines se raccordent selon des angles mécaniques entre groupes d'encoches qui dépendent de la constitution électrique de la machine en des zones de bobines ou chignons 6 et 7. Autour de la zone périphérique extérieure du stator 3, 6, 7, on dispose un rotor principalement constitué par une cloche rotorique 8 sur la face interne de laquelle sont disposés des aimants permanents comme les aimants 9 et 10, en forme de tuiles qui ménagent un entrefer convenable avec la zone correspondante du stator. Dans ce genre de machine, le stator présente un alésage 13 dont l'axe est souvent confondu avec l'axe de rotation 11 de la machine. Dans cet alésage central, on introduit un support de palier 12 qui vient se solidariser sur la paroi interne de l'alésage, notamment par collage ou par des cannelures réciproques. Le support de palier 12 est de forme sensiblement cylindrique, d'axe, l'axe de rotation 11, et présente une zone d'attache 20 avec le support 4 du stator. Le support 4 permet de fixer la machine sur une référence. Le support de palier 12, est lui- même percé d'un alésage 14 qui le traverse entièrement et qui présente un épaulement 15. Dans cet alésage, on insère un tube 16 réalisé en un matériau poreux chargé avec un lubrifiant fluide comme de l'huile. Le tube 16 est inséré par l'alésage 14 et vient en butée sur l'épaulement 15. Il est lui- même percé d'un alésage 17 à travers lequel est introduit un arbre 18 dont une première extrémité est solidaire du moyeu 2 de la cloche rotorique 8, et dont une seconde extrémité ressort sur l'autre face de la machine. Cette extrémité est équipée d'une rondelle de blocage en translation qui empêche le rotor une fois installé sur le stator de glisser. Le moyeu 2 de la cloche rotorique vient elle- même en appui sur le bord qui lui fait face du tube poreux 16. Or, la qualité du palier de l'état de la technique ne se maintient sur une longue durée d'utilisation de la machine électrique que si le volume d'huile contenue dans la matière poreuse du tube 16 est important. Si l'on veut augmenter la durée de vie de la machine tournante, il faut donc augmenter le volume du palier, qui est proportionnel au diamètre extérieur et à la longueur. Or, l'augmentation de la longueur du palier reviendrait à augmenter la portée du palier ce qui n'est pas sans conséquence sur son comportement mécanique. De plus, le moyeu de la cloche rotorique 8 s'écarte alors du support 4 de la machine, ce qui augmente le porte-à-faux et donc le risque de fléchissement de l'arbre. L'augmentation du diamètre du palier est elle- même limitée par le diamètre maximum admissible de l'alésage 13 du stator. Ce diamètre ne peut pas augmenter indéfiniment puisque le diamètre du stator est déterminé et qu'il faut conserver l'épaisseur des encoches. De plus, l'arbre 18 doit conserver un diamètre suffisant pour porter le rotor et sa charge. De même, le support 12 doit conserver une épaisseur permettant un maintien efficace sur le stator. La présente invention propose une solution au problème de l'augmentation de la durée de vie d'une telle machine tournante. En effet, l'invention concerne une machine électrique tournante, du genre dans lequel le rotor est extérieur au stator, et est solidarisé en rotation par un palier avec ce dernier. L'invention se caractérise notamment en ce que le palier comporte un tube en matériau poreux contenant un fluide de lubrification qui est directement en contact avec le stator et dont la longueur est au moins égale à celle de la machine le long de son axe de rotation. Selon un aspect de l'invention, l'une des extrémités du tube poreux est solidarisée du support de la machine par une zone élargie. L'invention concerne aussi un moteur à commutation électronique doté d'un module électronique et d'un rotor extérieur qui est porté sur le stator par un palier selon l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux apparents à l'aide de le description et des dessins annexés qui sont - la Figure 1 : une vue en coupe schématique d'un moteur à commutation électronique selon l'état de la technique et précédemment décrite ; - la Figure 2 : une vue en coupe schématique d'un moteur à commutation électronique selon l'invention ; - la Figure 3 : une vue en coupe schématique d'une partie du palier d'un moteur à commutation électronique selon l'invention - la Figure 4 : une vue en coupe schématique d'un autre mode de réalisation d'un moteur à commutation électronique selon l'invention. A la Figure 2, les éléments similaires à ceux de la Figure 1 portent les mêmes numéros de référence et ne sont pas décrits plus avant. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le palier qui solidarise en rotation le rotor et le stator ne comporte plus de support entre le stator et le tube poreux. Dans l'invention, un tube poreux 32 est directement solidarisé avec le stator 3 par son alésage central 13. Le tube poreux 32 présente un alésage intérieur d'axe l'axe 11 de la machine dans lequel peut tourner librement un arbre de rotation 18 du rotor, arbre 18 qui est solidaire de la cloche rotorique 8. Le tube poreux 32 présente une première extrémité 33 qui vient en butée sur la face intérieure 34 du retour de la cloche rotorique 8 quand elle se replie sur l'arbre de rotor 18. De cette façon, la longueur du tube poreux 32 va aussi loin qu'il est possible sans être limitée par un moyeu 2 qui doit venir en contact sans frottement avec l'extrémité du tube poreux 16 dans l'état de la technique représentée à la Figure 1. Ainsi, selon l'invention, la longueur du tube poreux est augmentée, tous autres paramètres étant égaux par ailleurs, par allongement de l'extrémité de liaison avec la cloche rotorique. L'allongement de l'extrémité 33 du tube poreux 32 permet un premier degré de latitude pour augmenter le volume du palier et, partant, la réserve d'huile. L'autre extrémité du tube poreux 32 présente un bout élargi 30 qui dépasse autant qu'il est nécessaire du support 4 de la machine électrique de l'invention. L'élargissement de diamètre 30 du tube poreux 32 ainsi que son allongement en dehors de la machine permettent un deuxième et un troisième degrés de latitude pour augmenter le volume du palier et, partant, la réserve d'huile. Enfin, la zone immédiatement intérieure à la machine sur le tube poreux est constituée par un anneau 31 qui sert de butée quand on insère le tube poreux 32 dans la machine sur son support 4. L'épaisseur et le diamètre de l'anneau 31 de butée sur le tube poreux constituent un quatrième et un cinquième degrés de latitude pour augmenter le volume du palier et partant la réserve d'huile. L'alésage 13 du stator reçoit des moyens de liaison avec le tube poreux. La liaison entre le paquet de tôles du stator et le tube poreux est statique, c'est à dire notamment que le stator ne peut pas tourner autour du tube poreux 32. Le tube poreux 32 est comme dans l'état de la technique doté d'un alésage central 17 dans lequel peut tourner librement l'arbre de rotation 18 sur lequel est monté la cloche rotorique 2, 8. A la Figure 3, on a représenté un mode de réalisation de cet alésage. En particulier, quand la machine électrique est un moteur à commutation électronique destiné à entraîner une charge comme une turbine d'un groupe motoventilateur, la charge constituée autour de la turbine constitue un porte- & - faux important sur le palier de l'invention. Pour réduire les frottements en améliorant la tenue du porte-à-faux, l'invention consiste à ne pas répartir uniformément la surface de roulement de l'arbre de rotation du rotor sur l'alésage intérieur 17 du tube poreux 32. Selon l'invention, la surface de roulement est répartie en plusieurs zones de contact 36, 37 séparées par des zones dont le diamètre est légèrement supérieur de façon à assurer un contact sur des surfaces réduites. Préférentiellement, ces zones de contact sont au nombre de deux et sont disposées à chaque extrémité du tube poreux 32. A la Figure 4, on a représenté un mode de réalisation de l'invention constituée sur un moteur à commutation électronique équipé de son module électrique M. Dans ce mode de réalisation, les éléments similaires à ceux des Figures précédentes portent les mêmes numéros de référence et ne seront pas décrits plus avant. Le moteur comporte un support 40 qui est vu partiellement et qui est doté d'ailettes 41 de refroidissement thermique du moteur et de son module. En effet, le module électronique contient un circuit imprimé 44 qui est inséré dans un boitier 43 thermiquement couplé et mécaniquement solidaire du fond 42 du support 40. Or, les extrémités (non représentées) des bobines 6 installées au stator 3, sont connectées électriquement sur des crochets 54 disposés sur des languettes 53. Une première extrémité des languettes 53 est insérée dans un support 55 électriquement isolant et mécaniquement solidarisée du paquet de tôles statorique. La seconde extrémité 46, 46' des languettes 53 traverse des perçages prévus à cet effet dans le support 40, et dans le module M, par son boitier 43 et la plaquette 44 du circuit imprimé qui porte les pistes conductrices et les divers composants électriques de gestion des phases. Ces perçages sont isolés électriquement par des moyens de passage des languettes référencées 45 et 45'. L'extrémité droite du tube poreux 32 présente un diamètre élargi pour venir en butée sur le fond 42 du support moteur. Il présente un anneau terminal 50 de diamètre intermédiaire qui sort du moteur proprement dit de façon à encore augmenter la réserve d'huile du palier. L'ensemble reste bloqué en translation par une bague d'arrêt 48 et une rondelle de frottement 49. Le diamètre élargi de la partie 51 est seulement limité par l'écartement diamétral des languettes qui prennent une forme coudée vers l'extérieur du stator de façon à gagner en diamètre. La zone médiane du tube poreux, qui se trouve dans l'alésage du stator 3, est constituée avec des rainures qui s'engagent avec des cannelures réciproques sur lesquelles le tube poreux 32 est inséré lors du montage du rotor. L'extrémité gauche 57 du tube poreux 32 reçoit en butée une rondelle de frottement 58 qui est montée sur l'arbre de rotation 18 du rotor, inséré comme précédemment décrit. La zone suivante vers la gauche sur l'arbre de rotation 18 porte à titre de moyen d'accrochage, un filetage 61 autour duquel un moyeu surmoulé en deux parties 59 et 60 est fabriqué lors du montage du rotor ainsi qu'il a été décrit précédemment. Le moyeu surmoulé permet notamment de fixer la cloche rotorique 8 sur son arbre de rotation ainsi qu'il a été décrit dans une demande de brevet antérieure du même demandeur. Le moyeu 59, 61 est installé à travers un alésage crénelé, ou un alésage en forme de diaphragme à dents sur le centre du disque 62 qui constitue l'attache de la cloche rotorique 8 proprement dite sur le moyeu. Des ouverture 63 sont prévues pour permettre l'aération du moteur et de son module M. A la figure 4, on remarque que le moyeu 59,61 présente un retour 59 destiné à venir en butée par la rondelle 58 sur l'extrémité gauche 57 du tube poreux. Selon le volume d'huile que l'on souhaite faire absorber par le palier, il est possible de moduler la longueur axiale de ce prolongement 59. On remarque enfin que l'on sait augmenter la portée du palier, c'est à dire la distance maximale entre les appuis de l'arbre de rotation. L'extrémité droite du tube poreux 32 est installée dans un alésage plus étroit du support 40 de façon à être fixée à ce dernier par emmanchement à force. Dans un autre mode de réalisation, le tube poreux est collé sur le support 40. REVENDICATIONS 1. Machine électrique tournante, du genre dans lequel le rotor est extérieur au stator, et est solidarisé en rotation par un palier avec ce dernier, caractérisée en ce que le palier (32) comporte un tube en matériau poreux contenant un fluide de lubrification qui est directement en contact avec le stator (3) et dont la longueur est au moins égale à celle de la machine le long de son axe de rotation (18). 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que au moins l'une des extrémités (31 - 51) du tube poreux (32) est solidarisée du support (4 - 40) de la machine par une zone élargie. 3. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tube poreux (32) présente une extrémité (33) qui vient en butée sur la face intérieure (34) du retour de la cloche rotorique (8) quand elle se replie sur l'arbre de rotor (18). 4. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que au moins l'une des extrémités du tube poreux (32) présente un bout élargi (30) qui sort vers l'extérieure du support (4). 5. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que une zone immédiatement intérieure à la machine sur le tube poreux est constituée par un anneau (31) qui sert de butée quand on insère le tube poreux (32) dans la machine sur son support (4), dont l'épaisseur et le diamètre peremttent d'augmenter le volume du palier et partant la réserve d'huile. 6. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'alésage (13) du stator reçoit des moyens de liaison avec le tube poreux (32) de type statique. 7. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tube poreux (32) est doté d'un alésage central (17) dans lequel peut tourner librement l'arbre de rotation (18) sur lequel est montée la cloche rotorique (2, 8). 8. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que, pour réduire les frottements en améliorant la tenue du porte-à-faux, elle comporte une surface de roulement répartie en plusieurs zones de contact (36, 37) séparées par des zones dont le diamètre est légèrement supérieur de façon à assurer un contact sur des surfaces réduites. 9. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le stator comporte une pluralité de languettes conductrices (53), dotées de crochets (54) de connexion des phases du stator, solidaires d'un support isolant (55) monté sur le paquet de tôles du stator (3) et dont l'extrémité libre (46, 46') traverse des perçages (45, 45') éventuellement isolés (45, 45'), et qui sont électriquement connectées à des éléments conducteurs d'un module électrique, telles que le diamètre élargi de la partie (51) soit seulement limité par l'écartement diamétral des languettes qui prennent une forme coudée vers l'extérieur du stator de façon à gagner en diamètre. 10. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que la zone médiane du tube poreux, qui se trouve dans l'alésage du stator (3), est constituée avec des rainures qui s'engagent avec des cannelures réciproques sur lesquelles le tube poreux (32) est inséré lors du montage du rotor. 11. Machine selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une première extrémité (57) du tube poreux (32) vient en butée sur une rondelle de frottement (58) qui est montée sur l'arbre de rotation (18) du rotor. 12. Machine selon la revendication précédente, caractérisée en ce que, l'arbre de rotation (18) porte à titre de moyen d'accrochage, un filetage (61) autour duquel un moyeu surmoulé en deux parties (59 et 60) est fabriqué lors du montage du rotor pour fixer la cloche rotorique (8) sur son arbre de rotation (18). 13. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'extrémité (30 ; 50) du tube poreux (32) est installée dans un alésage plus étroit du support (40) de façon à être fixée à ce dernier par emmanchement à force ou par collage sur le support (40). 14. Moteur à commutation électronique, notamment à rotor extérieur pour entrainer la turbine d'un groupe motoventilateur, caractérisé en ce que le rotor est monté sur le stator par le moyen d'un palier selon l'une des revendications précédentes.