Brevet FR3024611A1 — publié le 20160205

Moteur électrique et procédé de démontage La présente invention concerne un moteur électrique du type comportant : un carter disposé selon un axe principal, comprenant une paroi latérale et des parois d'extrémité disposées sensiblement transversalement à l'axe principal ; un ensemble rotor-stator, le stator étant solidaire du carter ; un arbre de sortie solidaire du rotor, coaxial au carter selon l'axe principal ; et deux paliers montés entre l'arbre et les parois d'extrémité du carter pour maintenir l'arbre libre en rotation par rapport au carter autour de l'axe principal ; le rotor comprenant une première surface radiale et le carter comprenant une deuxième surface radiale, les deux surfaces étant aptes à coopérer pour retenir radialement le rotor par rapport au carter. Les paliers à roulement des moteurs électriques nécessitent un entretien régulier, tel qu'un renouvellement de la graisse lubrifiante ou un changement de pièces de roulement usées. Pour limiter les opérations de manutention, il est souhaitable d'extraire les paliers depuis l'extérieur du moteur sans démonter le rotor. Il est alors nécessaire de bloquer radialement le rotor dans le carter afin de le conserver en position coaxiale avec le stator durant les opérations de démontage/remontage des paliers. Le document EP2738529 décrit un moteur électrique du type précité, comprenant des surfaces coniques solidaires de l'arbre de sortie et disposées dans le carter, de part et d'autre du rotor selon l'axe principal. Des vis disposées axialement dans les parois d'extrémité du carter peuvent être mises au contact desdites surfaces coniques, afin de bloquer axialement et radialement le rotor par rapport au carter durant les opérations de maintenance des paliers. La fabrication de ces surfaces coniques, très spécifiques, implique toutefois un coût supplémentaire dans la réalisation du moteur. La présente invention a pour but de permettre le blocage radial du rotor par rapport au carter par des modifications simples et économiques des dispositifs existants. A cet effet, l'invention a pour objet un moteur électrique du type précité, caractérisé en ce que : dans une position de fonctionnement de l'ensemble rotor-stator, les première et deuxième surfaces sont écartées l'une de l'autre selon l'axe principal ; l'arbre comporte un moyen de guidage par rapport au carter sur une course en translation selon l'axe principal ; et les première et deuxième surfaces sont aptes à venir au contact l'une de l'autre par un déplacement de l'arbre sur ladite course, par rapport au carter. Suivant des modes particuliers de réalisation, le moteur comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniques possibles : - Le moteur comporte un moyen de blocage axial de l'arbre de sortie par rapport au carter ; - Le rotor comprend une troisième surface disposée sensiblement transversalement à l'axe principal, le carter comprend une quatrième surface disposée sensiblement transversalement à l'axe principal, les première et deuxième surfaces radiales étant configurées de sorte à être au contact l'une de l'autre lorsque les troisième et quatrième surfaces sont en butée ; - La première surface radiale est portée par une première bague solidaire de l'arbre et disposée selon l'axe principal entre le rotor et un palier, la deuxième surface radiale est portée par une deuxième bague solidaire d'une paroi d'extrémité du carter et disposée selon l'axe principal entre le rotor et ledit palier, l'une au moins de la première ou de la deuxième surface formant une saillie radiale par rapport à la bague portant ladite surface ; - La première surface radiale est portée par une roue solidaire de l'arbre et disposée selon l'axe principal, et la deuxième surface radiale est portée par la paroi latérale du carter. L'invention a également pour objet un procédé de montage/démontage d'un palier d'un moteur électrique tel que décrit ci-dessus, comportant un moyen de blocage axial de l'arbre de sortie par rapport au carter, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : démontage du moyen de blocage axial ; déplacement de l'arbre sur la course selon l'axe principal, de manière à mettre en contact une première surface radiale portée par le rotor et une deuxième surface radiale portée par le carter pour bloquer radialement le rotor par rapport au carter, et extraction du palier par déplacement axial le long de l'arbre de sortie. Suivant des modes particuliers de réalisation, le procédé comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniques possibles : - Le déplacement de l'arbre selon l'axe principal vient mettre en butée la troisième et la quatrième surfaces, de sorte à bloquer axialement le rotor par rapport au carter ; - Le procédé comprend ensuite les étapes suivantes : montage d'un palier sur l'arbre de sortie à l'emplacement du palier extrait ; déplacement de l'arbre sur la course selon l'axe principal, de manière à écarter l'une de l'autre les première et deuxième surface et à mettre l'ensemble rotor-stator en position de fonctionnement ; et montage du moyen de blocage axial de l'arbre de sortie par rapport au carter. 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 sur lesquels : - la figure 1 est une vue en section axiale d'un moteur électrique selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue de détail de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en section axiale du moteur de la figure 1 dans une étape d'un procédé de démontage selon un mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 4 est une vue en section axiale du moteur de la figure 1 dans une autre étape dudit procédé de démontage. Un moteur 10 électrique représenté à la figure 1 comporte un stator 11 et un rotor 12 disposés coaxialement le long d'un axe principal A. Dans l'exemple des figures 1 à 4, l'axe A est horizontal et seule la partie du moteur 10 située au-dessus de l'axe A est représentée. L'ensemble rotor 12 / stator 11 est représenté en position de fonctionnement du moteur. Le stator 11 est tubulaire et le rotor 12, cylindrique, est logé à l'intérieur du stator. L'ensemble rotor 12 / stator 11 est logé dans un carter 13, qui comporte une paroi 14 latérale sensiblement cylindrique disposée selon l'axe A. Le stator 11 est solidaire d'une surface interne de la paroi 14 latérale. Le carter comporte également des parois d'extrémité 15, 16, également appelés flasques, disposés sensiblement transversalement à l'axe A. Chacun des flasques 15, 16 est relié à une extrémité de la paroi 14. En variante non représentée, la paroi 14 comporte un ensemble mécano-soudé comprenant un ensemble de tôles formant le stator 11 et des éléments de carcasse, de type plaque ou caisson moulé, à chaque extrémité de l'ensemble de tôles et reliés entre eux par des barreaux soudés. Un arbre 17 de sortie, solidaire du rotor 12, est disposé selon l'axe A et fait saillie hors du carter du côté d'au moins un flasque 16. La mobilité en rotation selon l'axe A de l'arbre 17 par rapport au carter 13 est assurée par des paliers 18, 19 à roulements. Chacun des paliers 18, 19 est disposé entre l'arbre 17 et un flasque 15, 16 du carter 13. Dans l'exemple de la figure 1, un premier palier 18 est à roulement à rouleaux. Le palier 18 est monté entre l'arbre 17 et une première cage 20 annulaire, fixée à un premier flasque 15 et retenant le palier 18. La première cage 20 est également appelée boîtier de palier ou boîtier de roulement. Une roue 21 de ventilation est montée sur l'arbre 17 entre le rotor 12 et la première cage 20. La première cage 20 et la roue 21 coopèrent pour former un dispositif 22 d'isolement du premier palier 18 par rapport au rotor. Le dispositif 22 comporte un ensemble de bagues coaxiales selon l'axe A. Une première série de bagues, portée par la première cage 20, est intercalée avec une seconde série de bagues, portée par la roue 21. Les bagues intercalées forment des chicanes qui protègent le palier d'une pollution venant du rotor 12 et, inversement, empêchent d'éventuelles fuites de graisse du palier 18. La roue 21 délimite à sa périphérie une première surface 23 cylindrique radiale, orientée vers la paroi 14 latérale du carter. Par ailleurs, la paroi 14 latérale du carter porte une deuxième surface 24 radiale, orientée vers l'arbre 17. Dans l'exemple de la figure 1, la deuxième surface 24 est formée par une collerette de la paroi 14, faisant saillie vers l'intérieur du carter. Les première et deuxième surfaces 23, 24 radiales ont la forme de bagues, continues ou fragmentées, de diamètres sensiblement identiques. La première surface 23 et la deuxième surface 24 sont décalées l'une par rapport à l'autre d'une première distance 25 selon l'axe A. Dans l'exemple de la figure 1, le second palier 19 est à roulement à billes. Le palier 19 est monté entre l'arbre 17 et une seconde cage 27 annulaire, fixée au second flasque 16. La seconde cage 27 est également appelée boîtier de palier ou boîtier de roulement. Le flasque 16 comporte un alésage 28 traversant, orienté selon l'axe A, par lequel l'arbre 17 fait saillie hors du carter 13. Une paroi 29 interne de l'alésage 28 est au contact d'une paroi 30 latérale externe de la seconde cage 27. La paroi 30 a une forme sensiblement cylindrique. Le moteur 10 comporte également un moyen 31 amovible de blocage axial de l'arbre 17 de sortie par rapport au carter 13. Par exemple, la seconde cage 27 est rendue solidaire du flasque 16 par des vis 31 orientées axialement. Les vis 31 maintiennent en contact une face extérieure du flasque 16 et une bride 32 extérieure de la seconde cage 27. La bride 32 s'étend radialement par rapport à la paroi 30 latérale et a par exemple la forme d'une couronne ou de pattes disposées en étoile. De manière connue, la seconde cage 27 est munie d'encoches (non représentées) aptes à coopérer avec un extracteur à griffes. En variante préférée, la seconde cage 27 comprend au moins deux trous taraudés aptes à coopérer avec un extracteur à tiges filetées. Un joint 33 annulaire, traversé par l'arbre 17, est solidaire du flasque 16 et disposé contre une face 34 intérieure du flasque. Le joint 33 est également appelé couvercle déflecteur. Une saillie 35 du joint 33 s'étend axialement et est insérée dans l'alésage 28. Un déflecteur 36, solidaire de l'arbre 17, est disposé entre le rotor 12 et le second palier 19. Le déflecteur a la forme d'une couronne et porte une série de bagues 37 coaxiales selon l'axe A, lesdites bagues étant orientées vers le second palier 19. Le joint 33 porte une série de bagues 38 coaxiales selon l'axe A, lesdites bagues étant orientées vers le rotor. Les bagues 37 sont intercalées avec les bagues 38 pour former des chicanes analogues au dispositif 22 décrit ci-dessus. Lesdites chicanes isolent le second palier 19 du rotor 12. Une vue de détail du déflecteur 36 et du joint 33 est visible à la figure 2. Afin de permettre la rotation du déflecteur 36 par rapport au joint 33 lors du fonctionnement du moteur, un jeu 39 radial est ménagé entre les bagues 37 du déflecteur et les bagues 38 du joint. Une troisième surface 40 radiale est portée par une bague 37 extérieure du déflecteur 36. Une quatrième surface 41 radiale est portée par une bague 38 du joint 33. Les troisième et quatrième surfaces 40,41 radiales ont la forme de bagues, continues ou fragmentées, de diamètres sensiblement identiques. Dans l'exemple de la figure 2, la troisième surface 40 est délimitée au sommet d'un bourrelet 42 radial du déflecteur 36. Le bourrelet 42 a une épaisseur égale au jeu 39 radial entre le déflecteur 36 et le joint 33. Les troisième et quatrième surfaces 40, 41 sont orientées en vis-à-vis l'une de l'autre et décalées l'une par rapport à l'autre d'une deuxième distance 43 selon l'axe A. Préférentiellement, la deuxième distance 43 est sensiblement égale à la première distance 25 entre les première et deuxième surfaces 23, 24 radiales de la roue 21 et de la paroi 14 du carter. La paroi 30 latérale externe de la cage 27 et la paroi 29 interne de l'alésage 28 sont configurées et dimensionnées de sorte à coulisser l'une contre l'autre lors d'une course de l'arbre 17 sur la deuxième distance 43 selon l'axe A, au départ de la position de fonctionnement. En particulier, les parois 29, 30 sont aptes à coulisser l'une contre l'autre sur une longueur au moins égale à la deuxième distance 43. De même, les parois 29, 30 sont aptes à coulisser l'une contre l'autre sur une longueur au moins égale à la première distance 25 entre les première et deuxième surfaces 23, 24 radiales de la roue 21 et de la paroi 14 du carter. Le déflecteur 36 délimite en outre une surface 44 frontale, orientée vers le joint 33, transversalement à l'axe A. Ladite surface 44 frontale fait face à une surface 45 de butée, délimitée par le joint 33 et sensiblement parallèle à la surface 44. En position de fonctionnement du moteur, la surface 44 frontale est séparée de la surface 45 de butée par une troisième distance 46 selon l'axe A. La première surface 23 radiale de la roue 21 et la deuxième surface 24 radiale de la paroi 14 latérale du carter sont configurées de sorte à être au contact l'une de l'autre lorsque les surfaces 44, 45 sont en butée. De même, la troisième surface 40 radiale du déflecteur 36 et la quatrième surface 41 radiale du joint 33 sont configurées de sorte à être au contact l'une de l'autre lorsque les surfaces 44, 45 sont en butée. La troisième distance 46 est donc supérieure à la première distance 25 et à la deuxième distance 43. Un procédé de démontage du palier 18 et/ou du palier 19 du moteur 10, selon un premier mode de réalisation de l'invention, va maintenant être décrit. Ce procédé permet de démonter les paliers 18, 19 sans démonter le rotor 12 du carter 13. Les vis 31 reliant la seconde cage 27 au flasque 16 sont tout d'abord démontées. L'arbre 17 est ensuite déplacé selon l'axe A, d'une distance supérieure à la première distance 25 et à la deuxième distance 43. Préférentiellement, l'arbre 17 est déplacé de la troisième distance 46, de manière à faire buter la surface 44 du déflecteur 36 contre la surface 45 du joint 33. La configuration du moteur 10 alors obtenue est représentée à la figure 3. Sur la course 46 de l'arbre 17 comprise entre la position de fonctionnement du moteur et la mise en butée des surfaces 44, 45, un coulissement de la paroi 30 latérale externe du boîtier 27, contre la paroi 29 interne de l'alésage 28, guide ledit arbre 17 en translation selon l'axe A. La mise en contact des première et deuxième 23, 24 surfaces radiales et des troisième et quatrième 40, 41 surfaces radiales permet le blocage radial de l'arbre 17 et du rotor 12 par rapport au carter 13. Il est donc possible de démonter les paliers 18, 19 sans modifier les positions coaxiales de l'arbre 17 et du carter 13. Une étape suivante du procédé est l'extraction de la seconde cage 27 par coulissement le long de l'arbre 17 vers l'extérieur du carter 13, par exemple au moyen d'un extracteur à griffes. En variante préférée, la seconde cage 27 est extraite avec un extracteur à tiges filetées. Dans ce cas, la seconde cage 27 comprend des trous taraudés coopérant avec l'extracteur à tiges filetées. Le second palier 19 à billes est entraîné par la seconde cage 27 hors du carter 13. La configuration du moteur 10 alors obtenue est représentée en partie droite de la figure 4. Le palier 19 peut ensuite être démonté pour entretien ou remplacement. Avant, après ou simultanément à l'extraction du second palier 19, il est possible d'extraire le premier palier 18 de la manière suivante : comme illustré sur la figure 4, le premier flasque 15 est d'abord démonté, par exemple par dévissage de vis 47 reliant ledit flasque à la paroi 14 latérale du carter 13 et de vis 48 reliant le flasque 15 à la première cage 20. La première cage 20 est ensuite extraite par coulissement le long de l'arbre 17 vers l'extérieur du carter 13. Le premier palier 18 à rouleaux est entraîné par la première cage 20, à l'exception d'une bague 49 intérieure de roulement, montée en force sur l'arbre 17. La configuration du moteur 10 alors obtenue est représentée en partie gauche de la figure 4. La bague 49 peut ensuite être extraite de l'arbre 17, par exemple au moyen d'un extracteur à griffes. De même, le palier 18 peut alors être démonté pour entretien ou remplacement. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, la saillie interne formant la deuxième surface radiale 24 est remplacée par une série de trous taraudés (non représentés) aménagés radialement dans la paroi latérale 14 du carter. De préférence, la paroi 14 comporte au moins trois trous taraudés, répartis angulairement de manière sensiblement régulière autour de l'axe A. Selon ledit deuxième mode de réalisation de l'invention, après la mise en butée des surfaces 44, 45 comme décrit ci-dessus, des vis (non représentées) sont vissées dans les trous taraudés jusqu'à entrer en contact avec la première surface 23 radiale de la roue 21. Le blocage radial du rotor par rapport au carter est ainsi assuré et les étapes de démontage des paliers 18, 19, décrites ci-dessus, peuvent être réalisées. Suite à un entretien ou un remplacement des paliers 18, 19, les procédés de démontage décrits ci-dessus peuvent être suivis d'étapes de remontage qui se déroulent de manière inverse au démontage : un palier 18, 19 et une cage 20, 27 sont installés sur l'arbre 17, avec ensuite un remontage éventuel du premier flasque 15 ; puis, dans le deuxième mode de réalisation décrit ci-dessus, les vis en contact avec la surface 23 sont dévissées pour libérer ladite surface 23 ; puis l'arbre 17 est translaté selon l'axe A de manière à remettre l'ensemble rotor 12 / stator 11 en position de fonctionnement. Ladite translation de l'arbre écarte axialement les troisième et quatrième surfaces 40, 41 radiales et rétablit le jeu 39 entre le déflecteur 36 et le joint 33. Dans le premier mode de réalisation décrit ci-dessus, ladite translation de l'arbre 17 écarte également les première et deuxième surfaces 23, 24 radiales et rétablit un jeu radial entre la roue 21 et la paroi 14 du carter. Les vis 31 sont ensuite remontées pour solidariser la seconde cage 27 et le flasque 16, ce qui rétablit un blocage axial de l'arbre 17.25 REVENDICATIONS1.- Moteur (10) électrique du type comportant : - un carter (13) disposé selon un axe principal (A), comprenant une paroi (14) latérale et des parois (15, 16) d'extrémité disposées sensiblement transversalement à l'axe principal, - un ensemble rotor (12) - stator (11), le stator (11) étant solidaire du carter (13), - un arbre (17) de sortie solidaire du rotor, coaxial au carter (13) selon l'axe principal, et - deux paliers (18, 19) montés entre l'arbre (17) et les parois d'extrémité du carter (13) pour maintenir l'arbre (17) libre en rotation par rapport au carter (13) autour de l'axe principal, le rotor (12) comprenant une première surface (23, 40) radiale et le carter (13) comprenant une deuxième surface (24, 41) radiale, les deux surfaces étant aptes à coopérer pour retenir radialement le rotor (12) par rapport au carter (13), caractérisé en ce que : - dans une position de fonctionnement de l'ensemble rotor-stator, les première (23, 40) et deuxième surfaces (24, 41) sont écartées l'une de l'autre selon l'axe principal ; - l'arbre comporte un moyen (29, 30) de guidage par rapport au carter (13) sur une course (25, 43) en translation selon l'axe principal ; - les première (23, 40) et deuxième surfaces (24, 41) sont aptes à venir au contact l'une de l'autre par un déplacement de l'arbre (17) sur ladite course (25, 43), par rapport au carter (13). 2.- Moteur électrique selon la revendication 1, comportant un moyen (31) de blocage axial de l'arbre (17) de sortie par rapport au carter (13). 3.- Moteur électrique selon la revendication 1 ou la revendication 2, tel que : - le rotor comprend une troisième (44) surface disposée sensiblement transversalement à l'axe principal, - le carter comprend une quatrième (45) surface disposée sensiblement transversalement à l'axe principal, les première (23, 40) et deuxième (24, 41) surfaces radiales étant configurées de sorte à être au contact l'une de l'autre lorsque les troisième (44) et quatrième (45) surfaces sont en butée. 4.- Moteur électrique selon l'une des revendications précédentes, tel que : - la première surface (40) radiale est portée par une première bague (37) solidaire de l'arbre et disposée selon l'axe principal entre le rotor et un palier (19), - la deuxième surface (41) radiale est portée par une deuxième bague (38) solidaire d'une paroi d'extrémité du carter et disposée selon l'axe principal entre le rotor et ledit palier, l'une au moins de la première (40) ou de la deuxième surface (41) formant une saillie radiale par rapport à la bague portant ladite surface. 5.- Moteur électrique selon l'une des revendications précédentes, tel que : - la première surface (23) radiale est portée par une roue (21) solidaire de l'arbre et disposée selon l'axe principal, et - la deuxième surface (24) radiale est portée par la paroi (14) latérale du carter. 15 6.- Procédé de montage/démontage d'un palier (18, 19) d'un moteur (10) électrique selon l'une des revendications 2 à 5, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : - démontage du moyen (31) de blocage axial de l'arbre (17) de sortie par rapport au carter (13), 20 - déplacement de l'arbre sur la course (25, 43) selon l'axe (A) principal, de manière à mettre en contact une première surface (23, 40) radiale portée par le rotor (12) et une deuxième surface (24, 41) radiale portée par le carter pour bloquer radialement le rotor par rapport au carter, et - extraction du palier (18, 19) par déplacement axial le long de l'arbre de sortie. 25 7.- Procédé selon la revendication 6 d'un moteur selon la revendication 3, tel que le déplacement de l'arbre selon l'axe principal vient mettre en butée la troisième (44) et la quatrième (45) surfaces, de sorte à bloquer axialement le rotor par rapport au carter. 30 8.- Procédé selon la revendication 6 ou la revendication 7, comprenant ensuite les étapes suivantes : - montage d'un palier (18,19) sur l'arbre de sortie à l'emplacement du palier extrait, - déplacement de l'arbre sur la course selon l'axe principal, de manière à écarter l'une de l'autre les première et deuxième surface et à mettre l'ensemble rotor-stator en 35 position de fonctionnement, et - montage du moyen (31) de blocage axial de l'arbre de sortie par rapport au carter.