Brevet FR2986919A1 — publié le 20130816

Moteur électrique à grande vitesse La présente invention concerne un moteur, du type moteur électrique comportant un stator et un rotor propre à tourner à une vitesse de rotation supérieure à 8000 tours par minute, lequel rotor comporte un corps magnétique porté par un arbre de rotation, le corps magnétique délimitant une surface latérale extérieure. Dans le domaine de l'exploitation de gaz d'hydrocarbures, il est connu de placer des moteurs d'entraînement de compresseur directement dans le gaz pour leur refroidissement. On connaît des moteurs protégés par chemisage, qui peuvent être placés dans des milieux gazeux, mais ces moteurs sont peu performants car leur vitesse de rotation est relativement lente, et présentent un rendement moins élevé à cause des pertes supplémentaires dans le chemisage. On connaît également des moteurs à vitesse de rotation plus élevée. Ces derniers se doivent de fonctionner rapidement et leur rotor est donc uniquement constitué d'un empilement de tôles et d'enroulements. Par conséquent, dans les environnements agressifs, ils se détériorent très rapidement sous l'action de la corrosion, ce qui les rend inutilisables sur le marché de l'extraction de gaz. Un but de l'invention est donc de fournir un moteur à grande vitesse pouvant être utilisé dans des milieux gazeux et ayant une durée de vie satisfaisante dans ces milieux. A cet effet, l'invention a pour objet un moteur du type précité, caractérisé en ce qu'il comporte un revêtement de protection sur la surface latérale extérieure du corps magnétique du rotor. Suivant des modes particuliers de réalisation, le moteur selon l'invention comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le revêtement de protection comporte du polyétheréthercétone (PEEK) ; - le revêtement de protection comporte entre 5% et 25% de PEEK ; - le corps magnétique comporte un empilement de tôles dont les flancs forment la surface latérale extérieure et le revêtement de protection recouvre les flancs des tôles ; - le moteur comporte une couche d'un alliage de nickel intermédiaire entre la surface latérale extérieure et le revêtement de protection ; - le rotor comporte des barres reliées par des couronnes de court-circuit disposées axialement de part et d'autre du corps magnétique et le revêtement de protection recouvre également lesdites couronnes de court-circuit ; - le revêtement de protection est constitué de SKIDCOAT ; - l'épaisseur du revêtement est comprise entre 0,1 et 2 mm ; et - la surface du revêtement est rectifiée mécaniquement. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un moteur tel que défini ci-dessus, comportant l'application du revêtement de protection sur la surface latérale extérieure du corps magnétique par projection plasma. Le procédé selon l'invention comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le procédé comporte une étape de rectification mécanique de la surface extérieure du revêtement de protection ; et - l'application du revêtement de protection par projection plasma est précédée du dépôt d'une sous-couche d'un alliage de nickel sur la surface latérale extérieure du corps magnétique, réalisé en chauffant le rotor. L'invention a également pour objet l'utilisation d'un moteur tel que défini ci-dessus, dans un milieu comportant un gaz d'hydrocarbure. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la Figure 1 est une vue de côté d'un moteur selon l'invention ; et - la Figure 2 est une vue en bout du moteur de la Figure 1. Comme illustré sur la Figure 1, le moteur 10 comporte un stator 12, fixe, et un rotor 14, mobile, positionné à l'intérieur du stator 12. Le stator 12 et le rotor 14 sont tous deux de révolution autour d'un axe de rotation A-A'. Ils sont séparés par un entrefer 16. Le stator 12 est équipé de bobines électriques comme connu en soi. Le moteur 10 comporte une carcasse 17 dans laquelle circule un gaz d'hydrocarbure, notamment un gaz naturel. Le gaz, par son débit, assure le refroidissement du moteur 10. Le rotor 14 comporte un corps magnétique 18 de forme cylindrique porté par un arbre de rotation 19. Le corps magnétique 18 délimite une surface latérale extérieure 20. Le corps magnétique 18 comporte un empilement de tôles 22 qui présentent des flancs formant ensemble la surface latérale extérieure 20. Des barres 24 constituant une cage à écureuil traversent l'empilement de tôles 22 dans une direction parallèle à l'axe de rotation A-A'. Ces barres sont reliées électriquement à leurs extrémités par des couronnes de court-circuit 26 positionnées axialement de part et d'autre du corps magnétique 18. La surface latérale extérieure 20 est de révolution autour de l'axe A-A' de rotation du rotor 14. Elle est recouverte d'un revêtement 28 de protection contre les attaques dues au milieu ambiant. L'épaisseur du revêtement 28 est comprise entre 0,1 et 2 mm. Il est formé directement sur les flancs des tôles 22. Le revêtement 28 de protection est un composite polymère-céramique. Il comporte du polyétheréthercétone (PEEK) à un pourcentage massique compris entre 5% et 25%. Avantageusement, le revêtement 28 de protection est constitué de SKIDCOAT, commercialisé par la société Métallisation Nord Industrie en France. Le revêtement est constitué, par exemple, de 90% de A1203 et de 10% de PEEK. Dans une variante, le revêtement 28 de protection est constitué d'un autre matériau de type céramique associé à du PEEK ou uniquement de NiCr, A1203 ou Cr2O3. En variante, et avantageusement, la surface latérale extérieure 20 est recouverte par une sous-couche d'un alliage de nickel 30, elle-même recouverte du revêtement 28 de protection. Avantageusement, le revêtement 28 de protection recouvre également les couronnes de court-circuit 26. Le revêtement 28 de protection est déposé sur la surface latérale extérieure 20 par projection plasma. Un plasma généré à partir d'un gaz plasmagène est dirigé vers la surface latérale extérieure 20. Il fond et accélère le matériau à projeter sur la surface latérale extérieur 20, formant le revêtement 28. La surface extérieure du revêtement 28 de protection ainsi déposée par plasma, est rectifiée mécaniquement. Selon un mode particulier de réalisation, cette étape de rectification est réalisée par un outil se déplaçant parallèlement à l'axe A-A' de rotation et mis au contact du rotor 14. L'outil ou le rotor 14 est alors en rotation. Cette rectification permet d'obtenir un revêtement homogène et sans porosité et d'avoir un entrefer constant, limitant les risques de balourd. Dans une variante, le dépôt du revêtement 28 de protection par projection plasma est précédé du dépôt d'une sous-couche d'un alliage de nickel 30 sur la surface latérale extérieure 20, réalisé en chauffant le rotor 14. Le revêtement 28 de protection permet, par ses caractéristiques anti-usure et anti- corrosion, de prolonger la vie des moteurs à grande vitesse et de les utiliser dans des environnements plus agressifs, notamment dans le domaine de l'exploitation de gaz d'hydrocarbures. REVENDICATIONS1.- Moteur électrique (10) comportant un stator (12) et un rotor (14) propre à tourner à une vitesse de rotation supérieure à 8000 tours par minute, lequel rotor (14) comporte un corps magnétique (18) porté par un arbre de rotation (19), le corps magnétique (18) délimitant une surface latérale extérieure (20), caractérisé en ce qu'il comporte un revêtement (28) de protection sur la surface latérale extérieure (20) du corps magnétique (18). 2.- Moteur (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement (28) de protection comporte du polyétheréthercétone (PEEK). 3.- Moteur (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le revêtement (28) de protection comporte entre 5% et 25% de PEEK. 4.- Moteur (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corps magnétique (18) comporte un empilement de tôles (22) dont les flancs forment ensemble ladite surface latérale extérieure (20) et que le revêtement (28) de protection recouvre lesdits flancs. 5.- Moteur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une couche intermédiaire d'un alliage de nickel (30) entre la surface latérale extérieure (20) du corps magnétique (18) et le revêtement (28) de protection. 25 6.- Moteur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rotor (14) comporte des barres (24) reliées par des couronnes de court-circuit (26) disposées axialement de part et d'autre du corps magnétique (18) et en ce que le revêtement (28) de protection recouvre également lesdites couronnes de court- 30 circuit (26). 7.- Moteur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement (28) de protection est constitué de SKIDCOAT. 20 8.- Moteur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur du revêtement (28) de protection est comprise entre 0,1 et 2 mm. 9.- Moteur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface du revêtement (28) de protection est rectifiée mécaniquement. 10.- Procédé de fabrication d'un moteur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant l'application du revêtement (28) de protection sur la surface latérale extérieure (20) du corps magnétique (18) par projection plasma. 11.- Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de rectification mécanique de la surface extérieure du revêtement (28) de protection. 12.- Procédé selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que l'application du revêtement (28) de protection par projection plasma est précédée du dépôt d'une sous-couche d'un alliage de nickel (30) sur la surface latérale extérieure (20) du corps magnétique (18), réalisé en chauffant le rotor (14). 13.- Utilisation d'un moteur (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 dans un milieu comportant un gaz d'hydrocarbure. 20 25