Brevet FR2839396A1 — publié le 20031107

une enveloppe (101) selon l'une des revendications 1 a 21. La presente invention concerne un moteur electrique, du type comportant un stator pourvu d'un carter moteur, un rotor pourvu d'un arbre rotatif par rapport au stator, ainsi qu'au moins un palier annulaire et une entretoise de calage disposes entre l'arbre et le carter. Generalement, un arbre rotorique est pourvu de deux paliers, tels que des roulements a billes, disposes de part et d'autre du bobinage rotorique de fa,con a assurer le guidage radial et la tenue longitudinale de l'arbre par rapport au carter. La bague exterieure de chaque roulement est reliee au carter d u moteu r par l' i ntermed iaire d' u n insert metalliq ue forma nt entretoise, relic rigidement au carter et menageant un leger jeu axial avec le roulement. Lorsqu'un desalignement existe entre l'axe de l'arbre et les axes des alesages de reception des inserts menages dans le carter, ce type de moteur engendre des vibrations, voire des chocs dans les roulements, reduisant alors notablement leur duree de vie. Cette usure prematuree est d'autant plus marquee lorsque les vitesses de rotation de l'arbre vent elevees. De plus, les vibrations vent transmises jusqutau carter moteur, ce qui genere des nuisances sonores. On a propose par le passe de former une entretoise en munissant ['insert metallique qui relic le roulement au carter d'un joint torique retenu dans une gorge menagee interieurement a ['insert. Ce joint permet a la fois d'amortir partiellement les vibrations entre le roulement et le carter, et de bloquer en rotation la bague exterieure du roulement par rapport a ['insert. Cependant, les capacites d'amortissement d'une telle entretoise restent d'une part incertaines en raison des dispersions d 'u sin age d es inserts metalli ques, et d 'autre part limitees. De plus, de part et d'autre du joint, un jeu radial subsiste entre ['insert et la bague exterieure du roulement, propice a transmettre des vibrations et a susciter des chocs entre ['insert et la bague exterieure du roulement, surtout lorsque les vitesses de rotation de l'arbre vent elevees. Le but de la presente invention est de proposer un moteur electrique du type precise et dans lequel l'entretoise comporte une bague d'amortissement en un materiau elastique disposee au moins partiellement autour de la peripherie du palier, qui permette d'amortir considerablement les perturbations et les secousses transmises de l'arbre rotatif au carter moteur, et par la de diminuer l'usure du ou des paliers, et ce meme a des vitesses d'entranement d'arbre elevees, par exemple superieures a 10 000 tours/mn. A cet effet, I'invention a pour objet un moteur electrique du type defini ci-dessus, dans lequel la bague d'amortissement a une dimension axiale superieure a 0,5 fois celle du palier. Suivant d'autres caracteristiques de ce moteur, prises isolement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles: - I'entretoise comporte une bague interieure et une bague exterieure, qu i vent rig ides et coaxiales, et entre lesq u elles la bague d' amo rtissement est adherisee, la bague interieure etant reliee rigidement a la face exterieure du palier et la bague exterieure etant montee en contact glissant par rapport au carter; - I'epaisseur de chacune des bagues rigides est inferieure a l'epaisseur de la bague d'amortissement; - la bague interieure est emmanchee a force sur le palier; - la bague exterieure est re,cue dans un logement menage dans le carter et de dimension radiale legerement plus grande que celle de ladite bague exterieure; - la bague d'amortissement presente une jupe annulaire prolongee radialement par un talon d'appui pour l'extremite axiale du palier, la jupe etant disposee entre la peripherie du palier et le carter, et le talon etant dispose axialement entre le carter et une surface frontale d'extremite du palier; - le talon de la bague d'amortissement est venu de matiere avec la jupe de ladite bague d'amortissement; - le talon de la bague d'amortissement possede une epaisseur axiale differente de l'epaisseur radiale de la jupe; - le talon de la bague d'amortissement est monte comprime entre le carter et la surface frontale d'extremite du palier; et - le palier est un roulement a billes. L'invention sera mieux comprise a la lecture de la description qui va suivre, donnee uniquement a titre d'exemple et faite en se referent aux dessins sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un moteur electrique selon ['invention; 3 2839396 - la figure 2 est une vue a plus grande echelle d'un detail cercle 11 sur la figure 1; et - la figure 3 est une vue a plus grande echelle d'un detail cercle lil sur la figure 1. S Sur la figure 1 est represente un moteur electrique asynchrone 1, destine par exemple a entraner un ventilateur non represente. Ce moteur comprend un rotor 2 et un stator 6, le rotor etant destine a etre entrane en rotation par rapport au stator. Plus precisement, le stator 6 comporte un carter moteur 8 forme en partie d'une enveloppe exterieure 10 de forme sensiblement cylindrique, d'axe XX. L'enveloppe 10 est ouverte a l'une de ses extremites par un alesage 12 coaxial a l'axe X-X, se prolongeant par un rebord peripherique 14, radialement en saillie vers cet axe. Wile est fermee a l'autre extremite par un flasque 16, solidarise a l'enveloppe au moyen de vis 18. L'enveloppe et le flasque formant le carter 8 vent constitues d'un materiau rigide, par exemple d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium. Le flasque 16 menage, du cote dirige vers l'interieur de l'enveloppe 10, une cuvette cylindrique 20 et d'axe X'-X', confondu avec l'axe X-X sur la figure 1. Le rotor 2 comporte un arbre rotatif 22, d'axe Y-Y confondu avec l'axe X-X sur la figure 1. L'arbre s'etend depuis la face du flasque 16 tournee vers l'interieur de l'enveloppe 10, a l'exterieur de l'enveloppe, en empruntant l'alesage 12. II est forme de piusieurs tron, cons successifs etages, references 22A a 22E, en s'eloignant du flasque 6. L'arbre 22 menage de la sorte un epaulement 24 cote flasque et un epaulement 25 cote alesage. Un ensemble de parties actives rotoriques 26 est flxe sur la partie courante de l'arbre 22, et un ensemble de bobinages statoriques 28 est flxe sur la face interieure de l'enveloppe 10. Ces elements rotoriques et statoriques vent alimentes electriquement de fa,con convenable pour engendrer un champ magnetique tournant destine a entraner le rotor, et done l'arbre 22 autour de l'axe Y-Y. Cet agencement asynchrone etant bien connu, il ne sera pas detaille plus avant. Pour assurer le soutien axial et le guidage radial de l'arbre 22 par rapport au carter moteur 8, deux ensembles de support vent prevus dans le moteur 1, a savoir du cote flasque, un premier ensemble 30 monte sur la partie d'arbre 22A, et un second ensemble 31 du cote de l'alesage 12 monte sur la partie d'arbre 22D. Comme represente plus en detail sur les figures 2 et 3, chaque ensemble 30, 31 comporte un roulement a billes 32, 33 dont une bague interieure 32A, 33A est en contact serre sur la partie d'arbre 22A, 22D et dont une bague exterieure 32B, 33B est reliee au carter du moteur 8 de fa,con amortie par une entretoise de calage 34, 35 detaillee ci-dessous et disposee, au moins partiellement, entre le roulement 22, 23 et le carter moteur 8. Les entretoises 34, 35 vent formees, pour chaque ensemble 30, 31, d'une part d'une bague 36, 37 en elastomere, dont la longueur est au moins superieure a 0,5 fois, par exemple sensiblement egale a environ deux fois, celle de la bague exterieure 32B, 33B du roulement correspondent 32, 33, et, d'autre part, d'une padre de bagues metalliques 38A, 38B et 39A, 39B, entre lesquelles la bague correspondante 36, 37 est adherisee. Avantageusement, les bagues 36, 37 vent formees en un materiau alveolaire. De plus, chaque bague metallique possede une epaisseur nettement plus petite que celle de la bague en elastomere correspondante, et est par exemple realisee en acier inoxydable, choisi pour ses proprietes physicochimiques vis-a-vis des bagues de roulement. La bague metallique interieure 38A est reliee rigidement a la bague exterieure 32B du roulement 32, une telle liaison etant obtenue notamment par emmanchement a force de l'entretoise 34 sur le roulement 32. De meme, la bague interieure 39A est reliee rigidement a la bague exterieure 33B du roulement 33, une telle liaison etant obtenue notamment par emmanchement a force de l'entretoise 35 sur le roulement 33. En variante, la liaison rigide des bagues interieures 38A et 39A avec les roulements 32 et 33 est obtenue par collage. La bague exterieure 38B est re,cue a l'interieur du cylindre forme par la cuvette 20 du flasque 16, en etant ecarte de la surface peripherique interieure de cette cuvette d'un leger jeu radial. De meme, la bague exterieure 39B est re,cue a l'interieur de l'alesage 12 menage a l'extremite de l'enveloppe 10, en etant ecarte de la surface interieure de cet alesage d'un leger jeu radial. 2839396 Les entretoises 34 et 35 vent chacune formees d'une partie axiale formant jupe annulaire disposee radialement entre le roulement 32, 33 et le carter 8, et d'une partie radialement epaulee formant talon et destinee a assurer le blocage axial des bagues exterieures 32B, 33B des roulements 32 et 33. Plus precisement, la bague en elastomere 36 et les bagues metalliques 38A et 38B de l'entretoise 34 presentent chacune une section transversale en forme de L, dont des talons radialement saillants vers l'interieur (pointes par la reference generale 40) vent axialement disposes entre la bague exterieure 32B du roulement 32 et le flasque 16 (figure 2). De meme, la bague en elastomere 37 et les bagues metalliques 39A et 39B de l'entretoise 35 presentent une section transversale en forme de L, dont des talons radialement saillants vers l'interieur (pointes par la reference generale 41) vent axialement disposes entre la bague exterieure 33B du roulement 33 et le rebord peripherique 14 de l'enveloppe 10. Les epaisseurs des talons 40, 41 des entretoises 34, 35 vent superieures a celles des jupes annulaires de ces entretoises. De plus, ces talons 40, 41, notamment les talons de bague en elastomere, vent avantageusement montes comprimes dans ['ensemble de support 30, 31. Les epaisseurs de montage des talons 40 et 41, inferieures a leur epaisseur au repos avant montage, vent determinees de fapon a imposer un appui axial de poussee sur les bagues exterieures du roulement 32B et 33B, dtintensite predeterminee, de fa,con a diminuer les jeux internee des roulements 32 et 33. La reduction de ces jeux assure un guidage strict des billes de roulement a l'interieur de leurs bagues, diminuant ainsi leur usure a haute vitesse de sollicitation. A titre d'exemple, pour le moteur represente, pour un arbre entrane a plus de 10 000 tours/mn, une intensite de chargement axiale de N est conseillee. L' assembl age d u moteu r 1 est le su ivant. On solidarise d'abord les parties actives rotoriques 26 a l'arbre 22, puis on met en place sur l'arbre 22 les roulements 32 et 33, en butee axiale contre respectivement les epaulements 24 et 25. Puis, on emmanche a force l'entretoise 34 sur le roulement 32, jusqu'a ce que la partie epaulee de la bague metallique 38A soit en butee axiale contre le flanc de la bague exterieure 32B du roulement 32. De la meme - 2839396 fa,con, du cote oppose de l'arbre 22, on emmanche en force l'entretoise 35 sur le roulement 33, jusqu'a ce que la partie epaulee de la bague metallique interne 39A soit en butee axiale avec le flanc de la bague exterieure 33B du roulement. S L'arbre 22 est alors introduit a l'interieur de l'enveloppe 10 a l'interieur de laquelle vent fixes les bobinages statoriques 28, en passant par son cote destine a recevoir ulterieurement le flasque 16. L'entretoise 35 est de la sorte positionnee a l'interieur de l'alesage 12, en laissant entre eux un leger jeu radial assurant un contact glissant. La partie epaulee de la bague metallique exterieure 39B vient en blocage axial sur le rebord peripherique 14 de l'enveloppe 10. On fixe ensuite au moyen des vis 18 le flasque 16 sur l'enveloppe 10, de fa,con a ce que l'entretoise 34 soit positionnee a l'interieur du cylindre delimite par la cuvette 20 du flasque 16, en laissant entre eux un leger jeu radial assurant un contact glissant. La partie epaulee de la bague metallique exterieure 38B est alors en blocage axial contre le flasque 16. Le serrage du flasque sur l'enveloppe 10 entrane la mise en charge axiale de la ligne d'arbre ainsi forme, essentiellement au niveau des entretoises 34 et 35 en appui axial contre le flasque 16 et le rebord 14. Comme evoque plus haut, cette pre-charge permet de contraindre axialement les roulements 32 et 33, et ainsi de reduire leurs jeux internee en augmentant les surfaces de contact des billes avec les bagues interieures et exterieures. L'usure du roulement sollicite a haute vitesse s'en trouve alors reduite. En fonctionnement, notamment a des vitesses superieures a 10 000 tours/mn, l'arbre rotorique 22 est entrane, tout en etant retenu axialement et radialement par les ensembles 30 et 31. Le desalignement des axes X-X, X'-X' et Y-Y entrane des mouvements d'oscillation et/ou de balourd de l'arbre a l'interieur du carter moteur fixe 8 forme de l'enveloppe 10 et du flasque 16. Ces mouvements oscillants vent transmis de l'arbre aux roulements, puis vent amortis par les bagues en elastomere 36 et 37. Les vibrations et les chocs subis par les organes de roulement 32 et 33 restent ainsi d'intensite limitee, voire sensiblement nulle, la longueur axiale des bagues d'amortissement 36, 37, au moins egale a 0,5 fois celle des roulements 32,33, etant dimensionnees en consequence. De plus, il est possible de conna^tre a priori les capacites d'amortissement des ensembles 30 et 31, notamment en fonction de l'epaisseur des bagues d'amortissement, du materiau dont elles vent constituees et de leur structure alveolaire. Ainsi, pour un arbre rotatif destine a tourner a plus de 10 000 tours/mn, la frequence de resonance du moteur 1 se situe entre 20 et 140 Hz. En choisissant des bagues en elastomere 36 et 37 d'epaisseur appropriee, comprise entre par exemple 5 a 10 mm, eVou constituee d'un materiau alveolaire adequat, il est possible de dimensionner les ensembles 30 et 31 de maniere a supprimer sensiblement totalement I'intensite des oscillations generees entre l'arbre 22 et le carter 8. De la meme fac,on, les talons 40 et 41 des entretoises 34 et 35 vent dimensionnes pour assurer une intensite de precharge predeterminee, necessaire au calage axial de la ligne d'arbre formee. Cette structure a talon permet ainsi de se passer de systeme mecanique de precharge utilise jusqu'ici, tel que des ressorts ou des structures a lamelles elastiques. La fiabilite du moteur electrique selon ['invention est ainsi amelioree, notamment par diminution du nombre d'elements le constituent. Bien que l'exemple decrit jusqu'ici concerne un moteur asynchrone, tous les types de moteur electrique a arbre rotorique et carter statorique vent envisageables pour recevoir au moins un ensemble d'amortissement tel que ['ensemble 30 ou 31 detaille ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Moteur electrique, du type comportant un stator (6) pourvu d'un carter moteur (8), un rotor (2) pourvu d'un arbre (22) rotatif par rapport au stator (6), ainsi qu'au moins un palier annulaire (32, 33) et une entretoise de calage (34, 35) disposes entre l'arbre (22) et le carter (8) , ladite entretoise comportant une bague d'amortissement (36, 37) en un materisu elastique d isposee au moins pa rtiel lement autou r de la peri pherie du pal ier (32, 33), caracterise en ce que la bague d'amortissement (32, 33) a une dimension axiale superieure a 0,5 fois celle du palier (32, 33). 2. Moteur suivant la revendication 1, caracterise en ce que l'entretoise (34, 35) comporte une bague interieure (38A, 39A) et une bague exterieure (38B, 39B), qui vent rigides et coaxiales, et entre lesquelles la bague d'amortissement (26, 27) est adherisee, la bague interieure (38A, 39A) etant reliee rigidement a la face exterieure du palier (22, 23) et la bague exterieure (38B, 39B) etant montee en contact glissant par rapport au carter (8). 3. Moteur suivant la revendication 2, caracterise en ce que l'epaisseur de chacune des bagues rigides (38A, 38B; 39A, 39B) est inferieure a l'epaisseur de la bague d'amortissement (36,37). 4. Moteur suivant la revendication 2 ou 3, caracterise en ce que la bague interieure (38A, 39A) est emmanchee a force sur le palier (32, 33). 5. Moteur suivant l'une quelconque des revendications 2 a 4, caracterise en ce que la bague exterieure (38B, 39B) est re,cue dans un logement (4, 8) menage dans le carter (8) et de dimension radiale legerement plus grande que celle de ladite bague exterieure. 6. Moteur suivant l'une quelconque des revendications precedentes, caracterise en ce que ia bague d'amortissement (36, 37) presente une jupe an nu la ire prolon gee rad ialement par u n talon d 'appu i pou r l'extremite axia le d u palier (32, 33), la jupe etant disposee entre la peripherie du palier et le carter (8), et le talon etant dispose axialement entre le carter et une surface frontale d'extremite du palier. 7. Moteur suivant la revendication 6, caracterise en ce que le talon de la bague d'amortissement (36, 37) est venu de matiere avec la jupe de ladite bague d'amortissement. 8. Moteur suivant l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caracterise en ce que le talon de la bague d'amortissement (36, 37) possede une epaisseur axiale differente de l'epaisseur radiale de la jupe. 9. Moteur suivant l'une quelconque des revendications 6 a 8, caracterise en ce que le talon de la bague d'amortissement (36, 37) est monte comprime entre le carter (8) et la surface frontale d'extremite du palier (32, 33). 10.Moteur suivant l'une quelconque des revendications precedentes,