Brevet FR2801737A1 — publié le 20010601

Moteur électrique, notamment pour l'entraînement d'une p De à fluide L'invention se rapporte aux moteurs électriques. Elle concerne plus particulièrement un moteur électrique propre à faire partie, par exemple, d'un équipement véhicule automobile. Dans application préférentielle de l'invention, ce moteur électrique est utilisé pour entraîner une pompe à fluide qui peut assurer la circulation d'un fluide, par exemple un fluide de refroidissement, un carburant, un lubrifiant, Un moteur électrique comprend habituellement un rotor soli daire arbre de rotor, un stator entourant le rotor un collecteur relié électriquement au stator. L'arbre de rotor, appelé aussi arbre moteur, est entraîné en rotation lorsque le stator alimenté électriquement, par l'intermédiaire collecteur. Dans les moteurs électriques connus, l'arbre de rotor collecteur sont réalisés monobloc, si bien qu'il est diffi cile de réaliser une étanchéité parfaite entre le collecteur et l'arbre de rotor, lequel traverse habituellement une ouverture ménagée dans la carcasse du moteur. Le collecteur comprend habituellement des pistes conductrices contre lesquelles viennent en contact des balais, encore appelés charbons, qui créent des étincelles. Or, ces étincelles peuvent provoquer des risques d'incendie, notamment dans le cas où le moteur électrique entraîne pompe assure la circulation d'un fluide inflammable. Il existe aussi de nombreuses applications où il est néces saire prévoir une étanchéité parfaite entre le collecteur et le reste du moteur, pour que ce dernier se trouve à abri de l'environnement extérieur. Jusqu'à présent, une telle étanchéité repose sur l'utilisa tion de joints d'étanchéité entourant l'arbre de rotor L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvé nients precités. Elle propose à cet effet un moteur électrique du type défini en introduction, dans lequel le collecteur est réalise sous la forme un élément rotatif s'étendant selon un même axe que l'arbre de rotor et couplé en rotation avec par l'intermédiaire d'un entraînement magnétique comprenant un aimant menant solidaire de l'arbre de rotor et un aimant mené solidaire collecteur, une cloison étanche étant prevue entre l'aimant menant et l'aimant mené. Ainsi, le collecteur est indépendant de l'arbre de rotor et est relié ce dernier par un entraînement magnétique encore appelé accouplement magnétique, composé de deux aimants un aimant menant et un aimant mené, qui sont séparés entre eux par une cloison étanche. Il en résulte que le collecteur est découplé mécaniquement de L'arbre de rotor, si bien que ce dernier peut être placé dans un boîtier étanche, à l'abri de l'environnement extérieur En conséquence, l'arbre de rotor n'a pas à traverser ce boîtier et il n'est donc pas nécessaire de prévoir un joint d1etan- chéité comme dans la technique antérieure. Grâce à cette disposition, le collecteur peut se situer dans un milieu compatible à une fonction de commutation des balais du collecteur. Du fait que le collecteur se trouve complètement isolé, le moteur et éventuellement l'équipement ou accessoire qui l'entraîne, peut être contenu dans un boîtier étanche, à l'abri de l'environnement extérieur, et notamment étincelles créées par le collecteur. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention 1 1 aimant menant est propre à évoluer dans une région annu laire qui entoure une région centrale dans laquelle est propre à évoluer l'aimant mené, lesdites région annulaire et région centrale étant séparées par la cloison étanche. Avantageusement, cette cloison étanche comprend une partie centrale forme circulaire qui s'étend entre l'arbre de rotor et collecteur, une partie intermédiaire de forme cylindrique et une partie périphérique de forme annulaire, en sorte que partie centrale et la partie périphérique sont décalées dans la direction axiale. Selon une autre caractéristique de l'invention, la cloison étanche fait partie d'un boîtier qui enveloppe le rotor l'arbre de rotor. Ce boîtier comprend de préférence une paroi périphérique généralement cylindrique qui entoure le rotor et qui monobloc avec la cloison étanche. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le stator est a l'extérieur du boîtier. Le boîtier peut comporter une extrémité ouverte délimitée par une collerette pour la fixation d'un équipement qui comprend une pièce tournante propre à être couplée à l'arbre de rotor. Le boîtier est avantageusement réalisé d'une seule pièce en une matière non magnétique. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le collecteur comprend des premières pistes propres à coopérer avec des premiers balais reliés à une source d'alimentation électrique et des secondes pistes propres à coopérer avec des seconds balais reliés électriquement au stator, permettant la commutation en alimentation dudit stator. Avantageusement, les premières pistes et les secondes pistes sont espacées dans la direction axiale. Dans une forme de réalisation de l'invention, l'aimant menant et aimant mené sont des aimants permanents Dans une autre forme de réalisation de l'invention, l'aimant menant est un aimant permanent, tandis que 1 aimant mené est un electroaimant. Dans ce dernier cas, l'aimant mené comprend avantageusement un bobinage alimenté par des balais du collecteur, de manière à former un di-pôle. Sous un autre aspect, l'invention concerne un équi-pement comprenant une pièce tournante couplée à 1 arbre de rotor moteur électrique tel que défini précédemment. Cette pièce tournante est avantageusement une turbine d'une pompe à fluide. Dans la description qui suit, faite seulement à titre exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un moteur électrique selon l'invention ; - la figure 2 est un détail à échelle agrandie de la figure 1 montrant l'entrainement magnétique du moteur ; - la figure 3 est une vue en perspective, avec arrachement, du moteur électrique de la figure 1 ; et - la figure 4 est une vue en coupe d'un aimant mené réalisé sous la forme d'un électro-aimant. moteur électrique 10 représenté aux figures 1 et 3 comprend un rotor 12 solidaire d'un arbre de rotor 14 étend suivant un axe XX et qui constitue un arbre moteur arbre 14 est guidé par deux paliers 16 disposés de part et d'autre du rotor 12. L'ensemble constitué par le rotor l'arbre 14 et les deux paliers 16 est contenu à l'intérieur d'un boîtier étanche 18 qui comprend une paroi périphérique 20 de forme générale cylindrique définie par des génératrices parallèles à l'axe XX. La paroi périphérique 20 comprend une extrémité fermée une cloison étanche 22 et une extrémité ouverte délimitée une collerette 24. Celle-ci est destinée à être fixée à un equipement ou accessoire 26 (représenté en trait interrompu) comprenant une pièce tournante 28 propre à être couplée à arbre 14, par exemple à être calée sur ce dernier. Dans une application particulière de l'invention, l'équipe ment 26 est une pompe à fluide, la pièce tournante 28 étant turbine de ladite pompe. Une telle pompe peut être utilisée par exemple dans l'indus trie automobile pour assurer la circulation d'un fluide refroidissement du moteur, la circulation d'un carburant lubrifiant, etc. moteur électrique 10 comprend en outre un stator figure 1) situé à l'extérieur du boîtier 18, c'est-à-dire plus particulièrement autour de la paroi périphérique Ir dans la région qui entoure le rotor 12. stator 30 comprend ici trois bobinages décalés angulaire- ment à 1200 deux à deux autour de l'axe XX. Ces bobinages sont alimentés par un collecteur 32 qui est réalisé sous la forme d'une pièce tournante s'étendant coaxialement à l'arbre et indépendante de ce dernier. Le collecteur 32 est couplé en rotation à l'arbre de rotor 14 l'intermédiaire d'un entraînement ou accouplement magnétique 34 qui sera décrit maintenant en référence particulière à la figure 2. entraînement magnétique 34 comprend un aimant menant 36 solidaire de l'arbre de rotor 14 et un aimant mené 38 solidaire du collecteur 32. Dans la forme de réalisation des figures 1 à 3, ces aimants 36 et 38 sont tous deux perma nents. aimant menant 36 est composé de deux éléments diamétrale ment opposés, lesquels sont portés par une couronne 40 solidaire d'un plateau 42, lui-même solidaire de l'arbre 14. aimant menant 36 est propre à évoluer dans une région annulaire 44 qui entoure une région centrale 46 dans laquelle propre à évoluer l'aimant mené 38. Ces deux régions sont séparées l'une de l'autre par la cloison étanche 42, qui est conformée de manière à délimiter les régions 44 et 46 précitées. aimant 38 est composé de deux éléments diamétralement opposés (voir notamment la figure 3) qui ont des polarités opposées et sont monté à une extrémité du collecteur. en résulte que les pôles de signes opposes des éléments d'aimants 36 et 38 s'attirent mutuellement et permettent ainsi un accouplement magnétique entre l'arbre de rotor et le collecteur, sans liaison mécanique entre eux Ainsi l'arbre rotor et le collecteur sont solidaires en rotation. Pour cela, il est nécessaire que le boîtier 8 soit réalisé dans une matière non magnétique, en particulier par moulage matière plastique. cloison 22 comporte une forme spécifique elle comprend une partie centrale de forme circulaire qui s'étend entre l'arbre de rotor 14 et le collecteur 32, une partie intermé diaire 50 de forme cylindrique (définie par des génératrices parallèles à l'axe XX) et une partie périphérique 52 de forme annulaire. La partie centrale 48 et la partie périphérique 52 sont décalées dans la direction axiale, cette partie périphé rique étant reliée à la paroi périphérique du boîtier. Il en résulte que le collecteur 32 est couple magnétiquement à l'arbre 14, ce dernier étant complètement enfermé dans le boîtier 18. On comprendra ainsi que l'arbre de rotor 14 ne traverse pas la cloison 22 formant paroi d'extrémité du boîtier. Le collecteur 32 comprend un embout d'extrémité 54 (figure 2) qui porte les deux éléments de l'aimant 38 et qui comporte en outre un alésage axial borgne dans lequel reçu un pivot cylindrique 56 venu de moulage avec la partie centrale 48 de cloison 22. A son autre extrémité, collecteur 32 comporte un pivot de guidage 58. Le collecteur peut être ainsi guidé axialement et en rotation. ailleurs, le collecteur 32 comporte pistes espacées dans la direction axiale. Ces pistes comprennent deux pistes circulairement continues, propres à coopérer avec des balais 62 reliés électriquement à une source d'alimentation electrique 64, ainsi que trois pistes circulairement discontinues propres à coopérer avec trois balais 68. Ces derniers sont reliés électriquement aux trois bobinages du stator 30 par des conducteurs électriques Ces pistes discontinues 66 sont alimentées electriquement par les pistes 60 et permettent ainsi d'assurer la commutation électrique pour l'alimentation des bobinages du stator. Dans la forme de réalisation de la figure 4, le moteur électrique est semblable à celui des figures 1 à 3, sauf que 'aimant mené 38 est un électroaimant au lieu d'un aimant permanent. Cependant l'aimant menant 36 (non représenté sur figure 4) reste un aimant permanent comme dans la forme de réalisation précédente. L'électroaimant 38 de la figure 4 est alimenté par l'intermé diaire des balais 62 et des pistes 60 (figures 1 et 3) et il comprend un bobinage 72 relié à deux pôles opposés 74 propres à se déplacer à faible distance de la partie intermédiaire 50 de la cloison 22, manière à former un di-pôle magnétique. Cette forme de réalisation offre l'avantage supplémentaire de permettre de piloter l'acouplement magnétique. On comprendra que dans l'invention, le collecteur est complètement sépare du reste du moteur et qu'il ne risque donc pas de perturber, notamment par les étincelles qu'il produit, le moteur l'équipement couplé au moteur. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites précédemment à titre d'exemples et s'étend à d'autres variantes. Elle n'est pas plus limitée à l'entraînement d'un équipement ou accessoire de véhicule automobile. Revendications 1. Moteur électrique, notamment pour l'entraînement d'une pompe à fluide, comprenant un rotor (12) solidaire d'un arbre de rotor (14), un stator (30) entourant le rotor et un collecteur (32) relié électriquement au stator, caractérisé en ce que le collecteur (32) est réalisé sous la forme d'un élément rotatif s'étendant selon un même axe (XX) que l'arbre de rotor (14) et couplé en rotation avec par l'intermédiaire d'un entraînement magnétique (34) comprenant un aimant menant (36) solidaire de l'arbre de rotor et un aimant mené (38) solidaire du collecteur, et en ce qu'une cloison étanche (22) est prévue entre l'aimant menant et l'aimant mené. 2. Moteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aimant menant (36) est propre à évoluer dans une région annulaire (44) qui entoure une région centrale (46) dans laquelle est propre à évoluer l'aimant mené (38), les dites région annulaire et région centrale étant séparées par la cloison etanche (22). 3. Moteur électrique selon la revendication 2, caracterisé en ce que la cloison étanche (22) comprend une partie centrale (4 ) de forme circulaire qui s'étend entre l'arbre de rotor (14) et le collecteur (32), une partie intermédiaire (50) de forme cylindrique et une partie périphérique ( ) de forme annulaire, de sorte que la partie centrale (48) et la partie périphérique (52) sont décalées dans la direction axiale. 4. Moteur électrique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la cloison étanche (22) fait partie d'un boîtier (18) qui enveloppe le rotor (12 et l'arbre de rotor (14). 5. moteur électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le boîtier (18) comprend une paroi périphérique (20) généralement cylindrique qui entoure le rotor (12) et est monobloc avec la cloison étanche (22). Moteur électrique selon l'une des revendication 4 et 5, caractérisé en ce que le stator (30) est à l'extérieur du boîtier (18). Moteur électrique selon l'une des revendication 4 à 6, caractérisé en ce que le boîtier (18) comporte une extrémité ouverte délimitée par une collerette (24) pour la fixation d'un équipement (26) comprenant une pièce tournante (28 propre à être couplée à l'arbre de rotor (14). Moteur électrique selon l'une des revendication 4 à 7 caractérisé en ce que le boîtier (18) est réalisé d'une seule piece en une matière non magnétique. Moteur électrique selon l'une des revendication 1 à 8 caractérisé en ce que le collecteur (32) comprend premières pistes (60) propres à coopérer avec des premiers balais (62) reliés à une source d'alimentation électrique ) et des secondes pistes (66) propres à coopérer avec des seconds balais (68) reliés électriquement au stator. 10. Moteur électrique selon la revendication 9, caractérisé en ce que les premières pistes (60) et les secondes pistes sont espacées dans la direction axiale. Moteur électrique selon l'une des revendication 1 à 10 caractérisé en ce que l'aimant menant (36) et l'aimant mene sont des aimants permanents. Moteur électrique selon l'une des revendication 1 à 10 caractérisé en ce que l'aimant menant (36) est un aimant permanent, tandis que l'aimant mené (38) est un électroai mant. 13. Moteur électrique selon la revendication , caractérisé en ce que l'aimant mené (38) comprend un bobinage (72) alimenté par des balais (62) du collecteur de manière à former un ' pôle (74). 14. Equipement comprenant une pièce tournante (28) couplée à l'arbre rotor (14) d'un moteur électrique (10) selon l'une des revendications 1 à 13. 15. Equipement selon la revendication 14, caractérisé en ce que la pièce tournante (28) est une turbine une pompe à fluide.