Brevet FR2982326A1 — publié le 20130510

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte au domaine des élé- ments de machine électrique et des pompes à carburant notamment des pompes installées dans le réservoir de carburant. L'invention se rapporte en particulier à des mesures ap- pliquées aux pompes à carburant pour protéger les composants contre les carburants corrosifs. Etat de la technique Dans le cas des moteurs électriques de pompe à carbu- rant placés dans le réservoir, l'induit est habituellement couvert d'une couche de polymère par exemple en polyoxyméthylène pour réduire au minimum les pertes par les turbulences. Cet enrobage par injection n'assure toutefois aucune pro- tection contre la pénétration du carburant corrosif à surface limite entre le métal de l'induit et la couche de polymère. En particulier dans le cas d'un carburant à l'éthanol, avec de l'eau et contenant du sel, les composants faiblement moléculaires du carburant peuvent pénétrer entre l'induit et l'arbre ou entre l'induit et le collecteur. En variante il est également connu d'encapsuler les ro- tors de moteurs électriques à courant continu utilisés dans les pompes à carburant en les mettant dans un boîtier en acier inoxydable. Un tel encapsulage se compose de plusieurs pièces distinctes qu'il faut souder l'une à l'autre. Il faut pour cela plusieurs soudures faites à partir de positions de soudage différentes. Le document DE 10 2008 040 782 A 1 décrit une micros- tructure à la surface d'un métal et qui est ensuite munie d'une couche de matière plastique appliquée sur la surface micro-structurée du métal. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un élé- ment de machine électrique et son procédé de réalisation assurant une meilleure protection contre les carburants corrosifs. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention a pour objet un élément de machine caractérisé en ce qu'au moins une surface supérieure de l'élément de machine est revêtue d'une couche de polymère et cette surface supérieure a une microstructure dans la zone limite de la couche de polymère vers une zone non-revêtue. L'invention a également pour objet un procédé de réalisa- tion d'un élément de machine électrique comprenant les étapes sui- vantes consistant à : appliquer une microstructure à la surface de l'élément de machine dans la zone limite entre une zone à revêtir avec une couche de po- lymère et une zone à ne pas revêtir d'une couche de polymère et appliquer une couche de polymère 18, 118 sur la surface micro- structurée O. Dans un élément de machine selon un mode de réalisa- tion de l'invention, au moins la surface de l'élément de machine est couverte d'une couche de polymère et la surface dans la zone limite entre la couche de polymère et la zone non-revêtue a une microstruc- ture. La microstructure améliore l'accrochage entre la surface supérieure en métal ou en matières plastiques thermodurcissables de l'élément de machine et de la couche de polymère de sorte que l'on évite la pénétration de carburants corrosifs entre la surface et la couche de polymère. Ainsi une machine électrique équipée d'un élément de machine tel que défini par l'invention aura une bien meilleure tenue aux liquides. En particulier l'élément de machine comporte une pompe de carburant et la surface de l'induit du moteur de la pompe à carbu- rant est couverte par une couche de polymère et au moins la surface dans la zone limite entre une zone revêtue et une zone non-revêtue de l'induit et/ou un composant voisin de l'induit sur la machine est munie d'une microstructure. Dans les zones limites critiques du revêtement de l'induit avec l'arbre ou du collecteur, cela est très efficace contre la pé- nétration de carburant corrosif entre la couche de polymère et la surface supérieure en métal ou en matières thermodurcissables. En variante, l'élément de machine est l'induit et l'arbre est celui d'un moteur à courant continu, la surface extérieure de l'induit étant couverte d'une couche de polymère et au moins la surface de l'arbre adjacente à la couche de polymère reçoit une microstructure. Cette réalisation permet de s'opposer efficacement à la pénétration de carburant corrosif entre la couche de polymère de l'induit et la surface du métal de l'arbre. Dans chacun des développements décrit ci-dessus, la mi- crostructure est une structure irrégulière obtenue par vaporisation partielle suivie de condensation de la surface supérieure au métal ou en matières plastiques thermodurcissables. Une telle structure irrégulière à l'avantage de réaliser une liaison particulièrement bonne entre la sur- face micro-structurée et la couche de polymère. En variante, la surface supérieure peut avoir une microstructure régulière. La distance moyenne entre deux parties en relief, voisines et/ou de cavités voisines, de la microstructure selon un mode de réali- sation est comprise entre 1 pm et 99 pm et de préférence entre 2 pm et 500 pm. La couche de polymère peut s'appliquer par un procédé de surmoulage par injection pour garantir que le polymère pénètre particulièrement bien dans les cavités de la surface supérieure micro- structurée. En variante il est également possible d'appliquer la couche de polymère par un procédé d'injection ou un procédé d'application à la presse. Les polymères utilisés à cet effet peuvent être des matières thermoplastiques ou des matières thermodurcissables. Selon un autre développement, l'invention s'applique à un procédé de réalisation d'un élément de machine électrique compre- nant les étapes suivantes consistant à : appliquer une microstructure à la surface de l'élément de machine dans une zone limite entre une zone à revêtir avec une couche de polymère et une zone à ne pas revêtir d'une couche de polymère et appliquer une couche de polymère sur la surface micro-structurée. La microstructure peut être réalisée avec un laser. Selon un développement, la microstructure est appliquée sur au moins une surface dans la zone limite entre la zone à revêtir et la zone à ne pas revêtir de l'induit et/ou d'un composant de l'élément de machine voisin de l'induit. Ainsi, dans les zones limites critiques du re- vêtement de polymère de l'induit au niveau de l'arbre ou du collecteur, on pourra efficacement éviter la pénétration de carburant corrosif entre la couche de polymère et la surface supérieure en métal ou en matière thermodurcissable. Selon un autre développement, la microstructure est ap- pliquée sur au moins la surface supérieure dans une zone limite entre l'arbre de l'élément de machine et la couche de polymère entourant l'induit de l'élément de machine. La couche de polymère dans les deux développements décrit ci-dessus peut être appliquée par injection sur la surface supé- rieure micro-structurée. Alors que dans l'injection, le polymère coule dans la microstructure et rend ainsi étanche la surface supérieure, il est également possible en variante, d'appliquer la couche de polymère par un procédé d'injection à la presse ou un procédé de travail à la presse. Les polymères utilisés peuvent être des matières thermoplas- tiques ou thermodurcissables. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de différents modes de réalisation d'un élément de machine électrique représentée dans les dessins annexés dans les- quels : - la figure 1 est une représentation schématique d'un élément de machine correspondant à un mode de réalisation de l'invention. - la figure 2 est une représentation schématique d'un second mode de réalisation d'un élément de machine selon l'invention. - la figure 3 est une représentation schématique de la surface de l'élément de machine de la figure 1 micro-structurée et revêtue d'une couche de polymère. Description de modes de réalisation de l'invention Selon la figure 1, le dispositif comporte un moteur de pompe électrique, telle qu'une pompe à carburant logée dans un réser- voir et comportant selon ce mode de réalisation un induit 12 et un col- lecteur 14. Le moteur de pompe est un moteur électrique à balais ayant un collecteur 14. L'arbre 16 entraînant le rotor de la pompe à carburant de réservoir est relié à l'induit 12. L'élément de machine 10 correspond donc au présent mode de réalisation comprend le moteur de pompe et l'arbre 16. L'induit 12 est enrobé par injection, d'une couche de po- lymère 18 pour réduire au minimum la mise en turbulence du carburant circulant autour de l'induit 12. En particulier les surfaces limites 20 de l'induit 12 indi- quées par les flèches de la figure 1 en direction du collecteur 14 ou de l'arbre 16, c'est à dire à la surface limite de la couche de polymère 18 et du collecteur 14 ou de l'arbre 16, risquent de voir pénétrer du carburant corrosif entre le métal et la couche de polymère 18 appliquée sur l'induit 12. Comme des collecteurs sont habituellement réalisés en ma- tière thermodurcissable, on a le même problème pour la surface en ma- tière thermodurcissable du collecteur 14 et de la couche de polymère 18 de l'induit 12. C'est pourquoi il est souhaitable de rendre étanche la zone limite 22 entre le revêtement 18 et les zones voisines non revêtues de l'élément de machine 10 pour les protéger contre la pénétration de carburant entre la surface supérieure en métal ou en matières thermo- durcissables et la couche de polymère 18. Selon un autre développement de l'invention, la figure 2 montre un élément de machine 110 comprenant l'induit 112 et l'arbre 116 d'un moteur électrique à courant continu. L'élément de machine 110 peut par exemple s'appliquer à une pompe à carburant. L'induit 112 comporte au moins un aimant 124 et un paquet de tôles 126 ; il est relié solidairement en rotation à l'arbre 116. L'aimant 124 peut être en forme d'anneau ou de disque. Dans le cas de l'induit 112 du mode de réalisation de la figure 2, un enrobage en matières plastiques 118 entoure toute la sur- face extérieure de l'induit 112 jusqu'à l'arbre. Dans les zones limites 122 à l'endroit où les zones d'extrémité de la couche de polymère 18 rencontrent l'arbre 116, le carburant corrosif peut pénétrer entre le métal de l'arbre 116 et la couche de polymère 118 appliquée sur l'induit 112. C'est pourquoi dans le mode de réalisation de la figure 2 il est éga- lement souhaitable de rendre étanche la zone limite 122 entre le revêtement 118 et les zones voisines non revêtues de l'arbre 116 pour les protéger contre la pénétration de carburant entre la surface de métal et la couche de polymère 118. C'est pourquoi, comme cela est présenté schématique- ment dans les modes de réalisation des figures 1 et 2, au moins la surface supérieure (0) de l'induit 12, 112 ou d'un composant voisin est munit dans la zone limite 22, 122 d'une microstructure. Dans le cas du mode de réalisation de la figure 1, la zone limite 22, 122 s'étend ainsi à partir d'un bord de la couche de polymère 18 sur une largeur de 0,5 mm à 10 mm le long de la surface à revêtir de l'induit 12, 112. La largeur de la zone limite 22, 122 micro-structurée est suffisamment grande pour avoir une étanchéité suffisante contre la pé- nétration du carburant entre la surface supérieure en métal ou ma- tières plastiques thermodurcissables (0) et la couche de polymère 18, 118 appliquée sur celle-ci. Suivant la profondeur de la microstructure et les propriétés de la matière de la couche de polymère 18, 118 on pourra ainsi avoir des largeurs différentes pour la zone limite 22, 122 micro-structurée. En variante ou en plus, la couche de polymère du premier mode de réalisation présentée à la figure 1 peut également être appliquée sur les composants adjacents de l'induit 12, 112. Pour avoir une liaison étanche aux fluides entre le métal et la couche de polymère également par exemple sur l'arbre 16, 116, on pourra ainsi munir la surface supérieure (0) de l'arbre 16 dans la zone limite avec l'induit 12, 112 ; d'une microstructure comme le montre par exemple la figure 3 et la couvrir d'une couche de polymère. Dans ce cas, on aura une zone limite (non représentée aux figures) sur l'arbre 16, 116 entre une zone à revêtir et une zone à ne pas revêtir munie d'une microstructure pour y réaliser l'étanchéité de la zone revêtue contre la pénétration de carburant. Dans le mode de réalisation de la figure 2, la microstruc- ture s'étend de préférence sur toute la zone de la surface de l'arbre 116 dans la zone limite 122 qui est en contact avec le polymère après enro- bage par la couche de polymère 118. En variante on peut munir d'une microstructure uniquement une partie de la zone de la surface de contact 122 entre l'arbre 116 et la couche de polymère 118. La largeur du segment micro-structuré peut être choisie en fonction des propriétés de la microstructure et du polymère utilisé de sorte que l'on aura une étanchéité suffisante contre la pénétration du carburant entre la couche de polymère 118 et l'arbre 116. Pour réaliser la microstructure selon l'exemple présenté, on utilise un laser pour chauffer ponctuellement la surface supérieure (0) de façon que la vaporisation suivie de la condensation donne une structure de surface irrégulière. Cette structure de surface irrégulière constitue ainsi un dispositif composé de cavités de formes irrégulières et de parties en relief. Comme cela est décrit de manière détaillée dans le do- cument DE 10 2008 040 782, la surface non-structurée est irradiée à l'aide d'un faisceau laser pulsé. Le faisceau laser est dévié par un système de balayage pour balayer toute la partie à structurer de la surface supérieure (0). Pour réaliser la microstructure de surface souhaitée, on peut utiliser de préférence un laser à femto-seconde, pico-seconde ou nano-seconde, de préférence avec une fréquence de récurrence d'impulsion élevée. Le procédé de mise en structure pour réaliser la structure de surface présentée à la figure 2 se fait de préférence dans une atmosphère de gaz protecteur pour influencer le développement de la couche d'oxyde sur la surface (0) en aluminium ou en acier. De ma- nière préférentielle, le déplacement du faisceau laser par rapport à la surface (0) est compris entre 100 mm/s et 10.000 mm/s. La distance moyenne (d) entre deux cavités voisines ou entre deux parties en relief voisines de cette structure de surface irrégulière dans le mode de réalisation se situe dans une plage comprise entre 1 pm et 999 pm et notamment dans une plage comprise entre 2 pm et 500 pm. On a constaté qu'une telle microstructure irrégulière était avantageuse par rapport à une structure régulière car la structure irrégulière réalise une liaison particulièrement bonne entre la surface mi- cro-structurée (0) et la couche de polymère 18, 118 qui aura été appliquée. Après avoir micro-structuré la surface de la zone limite 22, 122 de l'induit 12, 112 ou de l'arbre 16, 116 on applique la couche de polymère 18, 118 par un procédé d'injection de surmoulage par in- jection. La matière plastique telle que du polyoxyméthilène coule dans les cavités de la microstructure. Ainsi les zones d'extrémité de l'enduit 12 ou les zones de l'arbre 116 voisine de l'enduit 112 sont protégées contre la pénétration du carburant corrosif entre la surface du métal et de la couche de polymère 18, 118. 20 NOMENCLATURE 10) Elément de machine 12) Induit 14) Collecteur 16) Arbre 18) Couche de polymère 20) Surface limite de l'induit 22) Zone limite 110) Elément de machine 112) Induit 116) Arbre 118) Arbre 118) Erobage de matière plastique 118) Couche de polymère 122 ) Zone limite 122) Surface de contact 124) Aimant 126) Paquet de tôles20 REVENDICATIONS1) Elément de machine (10, 110) électrique caractérisé en ce qu' au moins une surface supérieure (0) de l'élément de machine (10, 110) est revêtue d'une couche de polymère (18, 118) la surface supérieure (0) ayant une microstructure dans la zone limite (22, 122) de la couche de polymère (18, 118) vers une zone non-revêtue. 2) Elément de machine (10) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la machine électrique comporte une pompe à carburant, - la surface de l'induit (12) du moteur de la pompe à carburant étant revêtue d'une couche de polymère (18) et - au moins la surface (0), dans la zone limite (22) entre la zone revê- tue et la zone non-revêtue de l'induit (12) et/ou d'un composant (14, 16) voisin de l'induit (12) de l'élément de machine (10) au voisinage de l'induit (12) est munie d'une microstructure. 3) Elément de machine (110) selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément de machine comporte un induit (112) et un arbre (116) d'un moteur à courant continu, - la surface extérieure de l'induit (112) étant revêtue d'une couche de polymère (118) et/ ou au moins la surface (0) de l'arbre (116) adjacente à la couche de polymère (118) est munie d'une microstructure. 4) Elément de machine (10, 110) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la microstructure à une structure irrégulière obtenue par la vaporisation ponctuelle et la condensation d'une surface en métal ou en matière plastique thermodurcissable (0).35 5) Elément de machine (10, 110) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la distance moyenne (d) entre deux parties en relief, voisines et/ou de cavités voisines de la microstructure est comprise entre 1 pm et 999 pm, de préférence entre 2 pm et 500 pm. 6) Elément de machine (10, 110) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la couche de polymère (18, 118) est appliquée par un procédé de sur- i() moulage par injection, un procédé d'injection sous pression ou procédé à la presse. 7) Procédé de réalisation d'un élément de machine (10, 110) pour une machine électrique comprenant les étapes suivantes consistant à : 15 - appliquer une microstructure à la surface supérieure (0) de l'élément de machine dans une zone limite (22, 122) entre une zone à revêtir avec une couche de polymère (18, 118) et une zone à ne pas revêtir d'une couche de polymère (18, 118) et - appliquer une couche de polymère (18, 118) sur la surface micro- 20 structurée (0). 8) Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce qu' on réalise la microstructure à l'aide d'un laser. 25 9) Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce qu' on applique la microstructure sur au moins une surface supérieure (0) dans une zone limite (22) entre une zone de l'induit (12) à revêtir et une 30 zone de l'induit à ne pas revêtir et/ ou d'un composant (14, 16) de l'élément de machine (10) voisin de l'induit (12). 10) Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce quela microstructure est appliquée sur au moins la surface supérieure (0) d'une zone limite (122) entre un arbre (116) de l'élément de machine (110) et la couche de polymère (118) entourant l'induit (112) de l'élément de machine (110). 11) Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce qu' on applique la couche de polymère (18, 118) par un procédé de moulage par injection, par un procédé d'injection sous pression ou par un procé- dé à la presse sur la surface supérieure micro-structurée (0).