Brevet FR2989778A1 — publié le 20131025

B12-0091FR 1 Procédé de détermination de la localisation de défauts d'isolation électrique dans un bobinage de moteur électrique. L'invention a pour domaine technique les moteurs électriques et plus particulièrement le contrôle de l'isolation électrique de tels moteurs. Les moteurs électriques, notamment pour les véhicules automobiles, peuvent présenter des défauts d'isolement électrique au niveau des stators ou des rotors. En présence d'humidité, il peut arriver une détérioration rapide du bobinage ou de l'enroulement, qui peut mener éventuellement à la destruction du moteur. Une des méthodes de contrôle utilisées jusqu'à présent est la mesure de résistance d'isolement à l'aide d'un mégohmmètre (mesure à 500V en continu). Une autre méthode consiste à mesurer des courants de fuite ou courants résistifs après arrosage localisé d'eau alors que la pièce contrôlée est soumise à un balayage en tension alternative entre 300V et 800V. Les causes potentielles de défauts d'isolement sont liées au produit ou au procédé de fabrication. Les défauts liés au produit peuvent être liés aux dimensions du papier d'isolant entrainant un recouvrement insuffisant entre couche isolantes et avec le fond ou la fermeture d'encoche du bobinage de la pièce. Les défauts liés au procédé de fabrication peuvent résulter d'une imprégnation insuffisante à la jointure entre les isolants de fermeture et le fond d'encoche. D'autres défauts liés au procédé de fabrication peuvent résulter de l'endommagement de l'émail lors de l'insertion du bobinage. Les méthodes conventionnelles de contrôle électrique décrites ci-dessus apportent une information globale de l'isolation de la pièce et ne permettent pas de localiser ces défauts. Il est nécessaire de connaître la localisation d'un défaut d'isolement afin d'établir la cause. On connaît les documents JP2008014941 et JP61082175 qui décrivent des méthodes d'inspection de stator de générateurs bobinés ainsi qu'une méthode d'inspection sous aspersion. Il demeure un besoin pour une méthode de détermination de la localisation de défauts d'isolation électrique dans un bobinage de moteur électrique. Selon un mode de réalisation, l'invention a pour objet un procédé de détermination de la localisation de défauts d'isolation électrique dans un bobinage de moteur électrique. Le procédé comprend les étapes suivantes : on détermine si la résistance d'isolement est inférieure à une résistance de seuil, si tel est le cas, on réalise l'acquisition d'au moins une image infrarouge du bobinage concomitante avec l'acquisition d'une valeur de courant de fuite du bobinage, on détermine le nombre de points de l'image infrarouge dont la température présente un écart avec la température moyenne de l'image supérieur à un écart de seuil, et on émet un signal en fonction du niveau de criticité des défauts. Pour déterminer si la résistance d'isolement est inférieure à une résistance de seuil, on peut mesurer la résistance d'isolement à sec, on peut déterminer si la résistance d'isolement à sec est supérieure à une résistance de seuil et, si tel est le cas, on procède à une aspersion d'eau, on peut mesurer la résistance d'isolement après aspersion, on peut déterminer si la résistance d'isolement après aspersion est supérieure à la résistance de seuil et, si tel est le cas le procédé se termine en émettant un signal d'absence de défaut d'isolement, si la résistance d'isolement à sec est inférieure à une résistance de seuil, on peut émettre un signal de présence de défauts d'isolement de type court-circuit. On peut déterminer le ratio entre la valeur de courant de fuite du bobinage et le nombre de points de l'image infrarouge dont la température présente un écart avec la température moyenne de l'image supérieur à un écart de seuil, on peut comparer le ratio à au moins un ratio de seuil, le ratio de seuil étant associé à un niveau de criticité des défauts, et on peut émettre un signal en fonction du niveau de criticité des défauts. On peut réaliser l'acquisition de valeurs de courants de fuite pendant un balayage en tension alternative de la bobine entre 300 et 800V. Un point de l'image infrarouge peut comprendre un ou plusieurs pixels voisins de l'image acquise par thermographie infrarouge. La résistante de seuil peut être supérieure à 1 GOhm. L'écart de seuil peut être égal à 0,5°C. Le ratio de seuil peut être égal à 6. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée uniquement en tant qu'exemple non limitatif et faite en référence à la figure unique annexée illustrant les principales étapes d'une méthode de détermination de la localisation de défauts d'isolation électrique dans un bobinage de moteur électrique. Le phénomène connu sous le nom de «cheminement» apparaît lorsque le système d'isolation d'un bobinage ne se trouve pas lui- même isolé de l'environnement. Après avoir déposé quelques gouttelettes d'eau sur le bobinage, la présence d'humidité vient former un pont à haute résistance entre le fil de cuivre présentant un défaut d'isolation et le corps des tôles électriques (en langue anglaise, « stack »). En raison de la différence de potentiel diélectrique (de 300 à 800V), un faible courant de fuite passe par la terre (stack), causant ainsi de petits points de brûlure dans le système d'isolation. Dans ces conditions, un défaut d'isolement se caractérise par l'apparition d'un point chaud qui se différencie du reste du champ visuel d'une caméra infrarouge. Le procédé de détermination selon l'invention de la localisation de défauts d'isolation électrique dans un bobinage de moteur électrique implique l'utilisation d'une caméra infrarouge, associée à un système d'acquisition, qui enregistre et permet de visualiser en temps réel une image de la pièce inspectée. L'image est acquise dans le spectre du rayonnement infrarouge. Le rayonnement infrarouge est converti en échelle de température et est visualisé sur l'image acquise par exemple sous la forme d'une échelle de fausses couleurs. Les performances des caméras infrarouges avec détecteurs infrarouges refroidis sont caractérisées par des résolutions thermiques de l'ordre de 0,01°C. Il a été prouvé expérimentalement qu'une telle résolution permet de visualiser des points chauds singuliers correspondant à des valeurs de courants de fuite de 0,03mA. Le procédé de détermination comprend l'utilisation de la thermographie infrarouge associée à la mesure de la résistance d'isolement et à un balayage en tension diélectrique afin de corréler le nombre de points chauds visualisés et leurs températures avec la valeur de courant de fuite mesurée au niveau de la pièce inspectée. Le balayage en tension diélectrique consiste à appliquer à un milieu diélectrique une tension suffisamment élevée pour affaiblir ses propriétés isolantes. Dans le cas d'un défaut d'isolation, l'affaiblissement sera suffisant pour créer un court-circuit, alors que le reste de l'isolant conserve une partie de ses propriétés. Pour les matériaux couramment utilisés pour l'isolation des bobinages de moteurs électriques, le balayage est effectué en appliquant une tension comprise entre 300Vac et 800Vac entre deux points d'application. Il est alors possible de quantifier le défaut d'isolation en mesurant le courant de fuite issu de la tension appliquée, et en en déduisant la résistance au niveau du défaut d'isolement. Le courant de fuite est le courant établi parcourant un milieu isolant soumis à une tension déterminée et constitue un effet que l'on cherche à éviter. Ce courant permet de quantifier la résistance d'isolement d'un matériau isolant. Dans le cas du moteur électrique, l'intensité du courant de fuite est mesurée entre la phase et l'empilement des tôles électriques du stator. La combinaison de la thermographie infrarouge et de la mesure de courant de fuite global présente l'avantage de pouvoir déterminer un courant de fuite moyen par défaut qui peut être ensuite comparé à une valeur de seuil de courant de fuite acceptable. En effet, il est reconnu que pour une même valeur de courant de fuite, plusieurs défauts d'isolement disséminés sur le périmètre d'une pièce sont moins sévères pour la tenue du moteur, par rapport à un seul défaut d'isolement par lequel cheminerait l'ensemble des courants de fuite. Un autre avantage du procédé est de réduire significativement la durée d'analyse nécessaire pour localiser la partie du fil de cuivre détérioré. Sans une telle méthode, il est nécessaire de procéder à un débobinage progressif des différents rangs pour localiser le défaut. La durée d'une telle opération la rend très couteuse. Le procédé peut être appliqué aussi bien au rotor qu'au stator d'un moteur électrique. Ce procédé de détermination comprend les étapes suivantes, illustrées par la figure unique. Au cours d'une première étape 1, on mesure la résistance d'isolement à sec. Au cours d'une deuxième étape 2, on détermine si la résistance d'isolement à sec est supérieure à une résistance de seuil, par exemple 1 GOhm. Si tel est le cas, le procédé se poursuit à l'étape 3 au cours de laquelle on procède à une aspersion d'eau, sinon le procédé se poursuit à l'étape 7 décrite plus loin. L'étape 3 comprend une aspersion localisée ou globale de la pièce inspectée. Le procédé se poursuit à l'étape 4 au cours de laquelle on mesure la résistance d'isolement après aspersion puis on détermine si la résistance d'isolement après aspersion est supérieure à la résistance de seuil. Si tel est le cas, le procédé se termine à l'étape 5 au cours de laquelle on conclut à une absence de défaut d'isolement, sinon le procédé se poursuit à l'étape 7 décrite plus loin. A l'issue de l'étape 2, le procédé se poursuit à l'étape 6 si la résistance d'isolement à sec est inférieure à la résistance de seuil. A l'étape 6, on conclut à la présence de défauts d'isolement de type court-circuit. Le procédé se poursuit alors à l'étape 7. A l'étape 7, on réalise l'acquisition d'au moins une image infrarouge concomitante avec l'acquisition de valeurs de courants de fuite, notamment pendant un balayage en tension alternative entre 300 et 800V. En d'autres termes, on réalise l'acquisition d'une série d'images infrarouges, éventuellement sous la forme d'un film, alors que l'on mesure les valeurs d'intensités des courants de fuites tout en effectuant un balayage en tension alternative entre 300Vac et 800Vac Le procédé se termine à l'étape 8, au cours de laquelle on détermine le nombre de points dont la température présente un écart avec la température moyenne de l'image supérieur à un écart de seuil, par exemple 0,5°C. Par point, on comprend un ou plusieurs pixels adjacents de l'image acquise par thermographie infrarouge. On détermine ensuite le ratio entre la valeur de courant de fuite globale et le nombre de points supérieurs à la température de seuil. La valeur obtenue, homogène à un courant de fuite par point chaud, est comparé à un ou plusieurs ratios de seuils associés à des niveaux de criticité des défauts. Un ratio de seuil peut être égal à 6. Un signal est émis en fonction du résultat de la comparaison et de la criticité des défauts constatés. Alternativement, un opérateur établit un rapport en indiquant les résultats de la comparaison et la criticité des défauts associés. REVENDICATIONS1. Procédé de détermination de la localisation de défauts d'isolation électrique dans un bobinage de moteur électrique, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes : on détermine si la résistance d'isolement est inférieure à une résistance de seuil, si tel est le cas, on réalise l'acquisition d'au moins une image infrarouge du bobinage concomitante avec l'acquisition d'une valeur de courant de fuite du bobinage, on détermine le nombre de points de l'image infrarouge dont la température présente un écart avec la température moyenne de l'image supérieur à un écart de seuil, et on émet un signal. 2. Procédé de détermination selon la revendication 1, dans lequel pour déterminer si la résistance d'isolement est inférieure à une résistance de seuil, on mesure la résistance d'isolement à sec, on détermine si la résistance d'isolement à sec est supérieure à une résistance de seuil et, si tel est le cas, on procède à une aspersion d'eau, on mesure la résistance d'isolement après aspersion, on détermine si la résistance d'isolement après aspersion est supérieure à la résistance de seuil et, si tel est le cas le procédé se termine en émettant un signal d'absence de défaut d'isolement, si la résistance d'isolement à sec est inférieure à une résistance de seuil, on émet un signal de présence de défauts d'isolement de type court-circuit. 3. Procédé de détermination selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on détermine le ratio entre la valeur de courant de fuite du bobinage et le nombre de points de l'image infrarouge dont la température présente un écart avec la température moyenne de l'image supérieur à un écart de seuil,on compare le ratio à au moins un ratio de seuil, le ratio de seuil étant associé à un niveau de criticité des défauts, et on émet un signal en fonction du niveau de criticité des défauts. 4. Procédé de détermination selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on réalise l'acquisition de valeurs de courants de fuite pendant un balayage en tension alternative de la bobine entre 300 et 800V. 5. Procédé de détermination selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un point de l'image infrarouge comprend un ou plusieurs pixels voisins de l'image acquise par thermographie infrarouge. 6. Procédé de détermination selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la résistante de seuil est supérieure à 1 GOhm. 7. Procédé de détermination selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'écart de seuil est sensiblement égal à 0,5°C. 8. Procédé de détermination selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ratio de seuil est sensiblement égal à 6.