Brevet FR2766026A1 — publié le 19990115

l L'invention concerne une machine électrique com- prenant un stator et un rotor tournant autour d'un axe de ro- tation, la machine électrique ne comportant pas d'élément de palier fixant solidairement en rotation le rotor par rapport au stator et ainsi l'axe de rotation du.rotor. L'invention concerne également un procédé de mon- tage d'une machine électrique sur une unité comprenant un boîtier et un axe rotatif, la machine électrique n'ayant pas d'élément de palier fixant solidairement en rotation le rotor par rapport au stator et définissant ainsi l'axe de rotation du rotor. Les machines électriques du type indiqué ci- dessus dont le rotor n'est pas monté dans un palier du carter du stator, sont appelées machines sans palier. Pour le fonc- tionnement, une telle machine électrique est toujours reliée à une unité par exemple un moteur à combustion interne ou une transmission. Le rotor est ainsi relié solidairement à l'axe de l'unité, ce qui définit la position du rotor à l'intérieur de la machine électrique. Dans des machines électriques du type défini ci- dessus, correspondant à l'état de la technique, avant que le montage ne soit fait sur un équipement auquel il est destiné, le rotor peut bouger dans n'importe quelle direction par rap- port au stator. Dans des machines électriques à excitation permanente, le rotor est en général équipé d'aimants perma- nents puissants. Si dans les machines de ce type, le rotor mobile arrive en contact avec une pièce ferromagnétique du stator, on rencontre souvent des difficultés à cause de la force magnétique importante, pour détacher de nouveau le ro- tor du stator. C'est pourquoi il n'est pas possible de préas- sembler et de transporter une telle machine électrique sous la forme d'un ensemble complet. Pour le montage de la machine électrique sur un équipement, il faut des dispositifs de gui- dage et de centrage compliqués. La présente invention a pour but de développer une machine électrique correspondant au type défini ci- dessus, qui se transporte et se monte simplement, ainsi qu'un procédé approprié pour monter la machine électrique sur un équipement. Ce problème est résolu pour une machine électri- que caractérisée en ce qu'elle comprend un moyen de fixation amovible pour fixer la position du rotor par rapport au sta- tor. Ainsi, le rotor peut se fixer par rapport au sta- tor, par exemple pour le transport et/ou le montage. Cela permet en d'autres termes le transport de la machine électri- que à l'état préassemblé, c'est-à-dire avec le rotor à l'intérieur du carter du stator. Même pendant le montage on interdit le déplacement du rotor par rapport au stator jus- qu'à ce que les moyens de fixation du rotor selon l'invention soient enlevés. Cette opération ne se fait que lorsque le ro- tor est relié d'une manière suffisamment solide à l'axe de l'équipement auquel il est destiné. Selon un développement de l'invention, le moyen pour fixer la position du rotor comprend au moins un élément de guidage qui fixe la position du rotor par rapport au sta- tor dans la direction radiale. En particulier, lorsque le ro- tor se déplace dans la direction radiale, on risque qu'un aimant permanent du rotor n'arrive en contact avec le stator. Pour éviter cela on fixe le rotor dans la direction radiale. Il est intéressant que l'élément de guidage soit en forme de bossage. On peut glisser le rotor sur ce bossage et le bloquer de cette manière dans la direction radiale. Il est avantageux que le moyen pour fixer la po- sition du rotor comporte au moins un élément de fixation par lequel on fixe la position du rotor par rapport au stator dans la direction axiale ce qui évite que le rotor ne puisse tomber du stator. De façon avantageuse, l'élément de fixation com- prend une vis de sécurité. De manière avantageuse, le moyen pour fixer la position du rotor comprend au moins un élément de sécurité qui bloque la position de rotation du rotor par rapport au stator. La position de rotation du rotor peut ainsi être pré- réglée lors du premier assemblage du rotor dans le stator et cette position reste inchangée pour les autres étapes de mon- tage. Un développement avantageux est caractérisé en ce que le carter de la machine électrique, relié au stator, com- porte une bride. Cette bride permet de fixer la machine élec- trique sur l'équipement auquel elle est destinée. Il est tout aussi avantageux que le rotor com- porte une bride d'entraînement. A l'aide de cette bride on relie le rotor à l'axe rotatif de l'unité. De manière particulièrement avantageuse, le rotor se fixe à l'aide de la bride d'entraînement sur le vilebre- quin d'un moteur à combustion interne. Dans cette réalisation l'équipement est le moteur à combustion interne. Selon un développement avantageux de l'invention, la bride d'entraînement comprend des moyens pour fixer la po- sition angulaire du rotor par rapport au vilebrequin. Une po- sition angulaire déterminée est prescrite pour relier le rotor au vilebrequin, cette position étant prédéterminée par la forme de la bride d'entraînement. Il est particulièrement avantageux que la bride d'entraînement comporte un orifice de forme non symétrique. De manière particulièrement avantageuse, le rotor constitue le volant d'inertie du moteur à combustion interne. La masse et le moment d'inertie du rotor présentent à cet ef- fet une valeur déterminée. Selon un développement avantageux, la couronne dentée, servant à l'engrènement du démarreur du moteur à com- bustion interne, est fixée sur le rotor. De façon particulièrement avantageuse, une pompe est placée dans la cavité du carter du moteur électrique. La pompe est une pompe à liquide de refroidissement ou une pompe hydraulique et sert au refroidissement et/ou à l'alimentation de la machine électrique, du moteur à combustion interne ou d'autres équipements. Une réalisation particulièrement avantageuse est celle d'un carter de la machine électrique réalisé pour qu'après avoir enlevé la pompe, la bride d'entraînement du rotor soit accessible. Le rotor, placé dans le stator, peut ainsi être relié à travers un orifice correspondant du carter de la machine électrique avec le vilebrequin. Un développement avantageux de l'invention pré- voit que le carter de la machine électrique comporte au moins un canal de refroidissement pour le liquide de refroidisse- ment car il faut évacuer la chaleur dégagée pendant le fonc- tionnement de la machine électrique de l'enroulement du stator. Les canaux de refroidissement sont prévus à l'intérieur du carter, au niveau de l'enroulement du stator. Pour le procédé de montage de la machine électri- que sur un équipement destiné à la recevoir, le problème est résolu par le procédé selon l'invention comprenant les étapes suivantes: - on fixe la position du rotor par rapport au stator dans une position déterminée, - on relie rigidement le stator au carter de l'équipement et - on relie le rotor à l'axe rotatif de l'équipement, - on ouvre la liaison entre le rotor et le stator, - on fixe le rotor sur l'arbre rotatif de l'équipement en po- sition de fonctionnement. Les étapes évoquées ci-dessus garantissent que le rotor reste toujours dans une position déterminée par rapport au stator jusqu'à la fin du montage. Le moyen de fixation de la position du rotor est seulement détaché lorsqu'à la fois le carter de la machine électrique est suffisamment fixé au carter de l'équipement et que le rotor est également fixé de manière suffisante sur l'axe rotatif de l'unité. Il est avantageux que l'axe rotatif de l'unité soit tourné dans une position déterminée avant le montage de la machine électrique. La position déterminée est définie par exemple par le repère correspondant au point mort haut lors- que l'équipement est un moteur à combustion interne. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la description d'un exemple de réalisation représenté schématiquement dans les dessins an- nexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma de principe d'une ma- chine électrique selon l'invention, - la figure 2 montre une réalisation constructive du point de liaison du rotor et de l'axe rotatif d'un moteur à combustion interne. La figure 1 montre une machine électrique selon l'invention comprenant un carter 1 relié solidairement à une bride la du carter d'un équipement non représenté; dans cet exemple il s'agit d'un moteur à combustion interne. Sur le carter 1 est fixée une machine électrique comportant un sta- tor 2 avec un enroulement de stator. Au niveau du stator 2, dans le carter 1, il y a des canaux de refroidissement 3. Le liquide qui traverse les canaux de refroidissement 3 évacue notamment la chaleur dégagée par l'enroulement de stator. L'axe rotatif du moteur à combustion interne (dans cet exemple, le vilebrequin 4) porte le rotor 5 de la machine électrique. Le rotor 5 pénètre dans le carter 1; les aimants permanents 6, fixés au rotor 5, sont séparés du sta- tor 2 par un entrefer 7. Par la liaison de la machine électrique au moteur à combustion interne, on définit ainsi, d'une part, la posi- tion du carter 1, et, d'autre part, celle du rotor 5. L'entrefer 7 est dimensionné pour que les tolérances de pa- lier, qui existent en général pour le vilebrequin 4 du moteur à combustion interne, ne conduisent pas à une collision entre le rotor 5 ou les aimants permanents 6 avec le stator 2. De la même manière, il faut éviter que les ai- mants permanents arrivent en contact avec le stator pendant le préassemblage de la machine électrique elle-même ou pen- dant l'assemblage de la machine électrique au moteur à com- bustion interne. Pour cela, la machine électrique comprend des moyens selon l'invention pour fixer la position du rotor par rapport au stator. Ces moyens comprennent un bossage 8 usiné dans le carter 1 et sur lequel on glisse le rotor 5. En outre, des vis de sécurité 9 sont prévues pour éviter que le rotor 5 ne glisse du bossage 8. Le bossage 8 et les vis de sécurité 9 bloquent le rotor dans la direction axiale et dans la direction radiale et interdisent sa rotation. Au montage de la machine électrique sur le moteur à combustion interne, on visse tout d'abord le carter 1 sur la bride la du carter avec le moteur à combustion interne. Au cours de cette opération, le rotor 5, qui est encore à ce mo- ment sur le bossage 8, se centre automatiquement sur le vile- brequin 4. Les vis de sécurité 9 peuvent alors être détachées. Par un serrage approprié des vis 10 équipant la bride d'entraînement 5a, le rotor 5 est tiré du bossage 8 pour être en même temps fixé au vilebrequin 4. Cela exclut ainsi tout contact entre les aimants permanents 6 et le sta- tor 2. Au cours de cette opération de montage, les vis sont accessibles à travers une ouverture frontale d'une cavité lb du carter 1. La cavité lb loge une unité de pompe 11 également reliée au vilebrequin 4. En outre, le rotor 5 constitue le volant d'inertie du moteur à combustion in- terne; il comporte également une couronne dentée 12 pour l'engrènement avec un démarreur ainsi qu'un marquage 13 pour le point mort haut du moteur à combustion interne. Dans l'exemple de réalisation représenté, la ma- chine électrique est un générateur à rotor intérieur. On peut également envisager, dans les mêmes conditions, de réaliser la machine électrique avec un rotor extérieur et/ou comme mo- teur, dans les mêmes conditions. Comme pompe 11 on a une pompe à fluide de refroidissement ou une pompe hydraulique. La figure 2 montre une réalisation constructive de la liaison du rotor 5 et de la pompe 11 avec le vilebre- quin 4 du moteur à combustion interne. La bride d'entraînement 5a du rotor 5 est vissée par une pièce inter- médiaire 14 au vilebrequin. La bride d'entraînement 5a com- porte une forme d'orifice non symétrique, ce qui fixe une position angulaire déterminée du rotor 5 par rapport au vile- brequin 4. Sur sa face non tournée vers le moteur à combus- tion interne, la pièce intermédiaire 14 comporte une denture conique 14a sur laquelle est glissé un axe intermédiaire 15. L'axe intermédiaire 15 relie, par une autre denture conique a, l'unité de pompe 11, solidairement en rotation au vile- brequin 4. Les dentures 14a, 15a ont un jeu suffisant pour compenser les oscillations et les tolérances de palier du vi- lebrequin 4 pour ne pas les transmettre à l'unité de pompe 11. R E V E N D I C A T ION S 1 ) Machine électrique comprenant un stator et un rotor tour- nant autour d'un axe de rotation, la machine électrique ne comportant pas d'élément de palier fixant solidairement en rotation le rotor par rapport au stator et ainsi l'axe de ro- tation du rotor, caractérisée en ce que la machine électrique comprend un moyen de fixation amovible pour fixer la position du rotor (5) par rapport au stator (2). 2 ) Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen de fixation de la position du rotor (5) comprend au moins un élément de guidage qui fixe la position du rotor (5) par rapport au stator (2) dans la direction radiale. 3 ) Machine électrique selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'élément de guidage est en forme de bossage (8). 4 ) Machine électrique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le moyen de fixation de la position du rotor (5) comprend au moins un élément de fixation par lequel se fixe la position du rotor (5) par rapport au stator (2) dans la direction axiale. ) Machine électrique selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'élément de fixation est une vis de sécurité (9). 6 ) Machine électrique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le moyen pour fixer la position du rotor (5) comprend au moins un élément de sécurité qui bloque la position de rota- tion du rotor (5) par rapport au stator (2). 7 ) Machine électrique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu' un carter de la machine électrique relié au stator (2) com- prend une bride. 8 ) Machine électrique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le rotor (5) comporte une bride d'entraînement (5a). 9 ) Machine électrique selon la revendication 8, caractérisée en ce que le rotor (5) se fixe à l'aide de la bride d'entraînement (5a) sur le vilebrequin (4) d'un moteur à combustion interne. 10 ) Machine électrique selon les revendications 8 ou 9, caractérisée en ce que la bride d'entraînement (5a) comprend des moyens pour fixer la position angulaire du rotor (5) par rapport au vilebrequin (4) 11 ) Machine électrique selon l'une des revendications 8 à , caractérisée en ce que la bride d'entraînement (5a) comporte un orifice de forme non symétrique. 12 ) Machine électrique selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que le rotor (5) forme le volant d'inertie du moteur à combustion interne. 13 ) Machine électrique selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce qu' une couronne dentée pour l'engrènement d'un démarreur du mo- teur à combustion interne est fixée sur le rotor (5). 14 ) Machine électrique selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce qu' une unité de pompe (11) est logée dans une cavité (lb) du carter (1) de la machine électrique. ) Machine électrique selon la revendication 14, caractérisée en ce qu' un carter (1) de la machine électrique est réalisé pour que la bride d'entraînement (4) du rotor (5) soit accessible après enlèvement de l'unité de pompe (11). 16 ) Machine électrique selon l'une des revendications 1 à , caractérisée en ce que le carter (1) de la machine électrique comporte au moins un canal de refroidissement (3) pour un liquide de refroidisse- ment. 17 ) Procédé de montage d'une machine électrique sur une uni- té comprenant un carter (1) et un axe rotatif, la machine électrique ne comportant pas d'élément de palier fixant en rotation le rotor (5) par rapport au stator (2) et définis- sant ainsi l'axe de rotation du rotor (5), caractérisé en ce que le procédé de montage de la machine électrique comprend les étapes de procédé suivantes: - on fixe la position du rotor (5) par rapport au stator (2) dans une position déterminée, - on relie rigidement le stator (2) au carter de l'équipement, - on relie le rotor (5) à l'axe rotatif de l'équipement, - on ouvre la liaison entre le rotor (5) et le stator (2), on fixe le rotor (5) à l'axe rotatif de l'équipement dans une position de fonctionnement. 18 ) Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que il l'axe rotatif de l'équipement est tourné dans une position déterminée avant le montage de la machine électrique.