Brevet FR3038463A1 — publié le 20170106

COURONNE PORTE-BALAIS POUR MACHINE ELECTRIQUE A ROTOR L'invention concerne notamment un dispositif à balais pour une machine électrique tournante. L'invention concerne une couronne porte-balai aisément remplaçable. Les nouvelles motorisations doivent répondre à une problématique de plus en plus contraignante, notamment à des limites réglementaires d'émissions de polluants et des émissions de CO2 de plus en plus sévères. De façon à limiter la consommation de carburant et la pollution des moteurs thermiques, certains véhicules sont équipés d'une fonction d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique dite fonction « STOP & START » en anglais, ou encore désignée fonction STT. Pour réaliser cette fonction STT sur un véhicule à moteur thermique, il existe principalement deux possibilités : Soit on utilise un alterno-démarreur qui est une machine réversible placée sur la courroie du moteur, soit on utilise un démarreur adapté à la fonction STT. Dans le cas où le redémarrage automatique du moteur thermique est assuré par le démarreur du véhicule, on comprend bien que le taux d'utilisation du démarreur est plus élevé ce qui pénalise sa durée de vie. En particulier, le démarreur étant une machine électrique où classiquement le rotor est alimenté électriquement via des balais réalisés le plus souvent à base de carbone. Comme illustré par exemple dans les documents U54754184 ou encore FR293970, ces balais sont le plus souvent disposés dans des dispositifs comportant une plaque de base annulaire et des porte-balais montés sur cette plaque de base. Or avec le fonctionnement de la machine électrique, ces balais s'usent et une fois consommés, il faut remplacer le démarreur, ce qui représente une dépense couteuse pour le client. II existe donc un besoin pour améliorer la durée de vie du démarreur et de sorte à réduire pour le client le coût de maintenance d'un démarreur adapté à la fonction STT. L'invention vise à résoudre ces inconvénients en proposant une solution qui permet, via un remplacement rapide des pièces d'usure, de rallonger la durée de vie d'un démarreur de moteur thermique tout en réduisant le coût de maintenance. 3038463 2 Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention une couronne porte-balais pour machine électrique tournante à rotor, destinée à être branchée à une liaison d'alimentation en courant du rotor, cette couronne étant caractérisée en ce qu'elle comprend une première partie d'un raccord électrique de connexion et de déconnexion 5 rapides apte au branchement à une seconde partie complémentaire du raccord électrique rapide disposée sur la liaison d'alimentation en courant. L'effet technique est que la couronne porte-balai est ainsi rapidement rendu amovible et démontable du carter, et permet le remplacement en une seule fois des balais. L'invention concerne aussi une machine électrique tournante comprenant un rotor, caractérisée en ce qu'elle comprend un carter enveloppant le rotor et un stator, une couronne porte-balais de l'invention disposée autour du rotor, la première partie du raccord étant à l'intérieur du carter. Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaisons : -le carter comprend des moyens de positionnement et de fixation de la couronne au 20 carter. - les moyens de positionnement comprennent un ergot de positionnement de la couronne et /ou un repère de positionnement. 25 -les moyens de fixation de la couronne comprennent au moins une tige montée à demeure sur le carter recevant la couronne et des moyens de blocage de la couronne amovibles et montés sur la tige. -la machine électrique comprend dans le prolongement de l'axe de rotation du rotor, un 30 culot démontable du carter dont le retrait permet d'accéder à la couronne. -le culot est dévissable par rotation de ce dernier relativement au carter. -la machine électrique est un démarreur pour véhicule automobile. 10 15 35 3038463 3 L'invention concerne aussi un procédé de remplacement d'une couronne porte-balais d'une machine électrique de l'invention, raccordée à une liaison électrique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes dans lesquels : -On démonte le culot de la machine électrique, 5 -On débranche la connexion électrique de la liaison électrique interne au carter en ouvrant le raccord électrique rapide, -On démonte les moyens de blocage de la couronne porte-balais, -On retire la couronne porte-balais en place dans le carter, -On met en place autour du rotor une nouvelle couronne porte balais, 10 -On rebranche la connexion électrique de la liaison électrique interne au carter en fermant le raccord électrique rapide, -On remonte les moyens de blocage, -On remonte le culot sur le carter. 15 Dans une variante, on utilise dans ce procédé pour la mise en place autour du rotor de la nouvelle couronne porte-balais un outil d'écartement des balais. D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'un mode particulier de réalisation, non limitatif de l'invention, faite en référence aux 20 figures la et lb illustrant schématiquement respectivement en vue de face et en vue de côté une couronne porte-balais de l'invention disposée autour d'un rotor de machine électrique tournante. En référence aux figures la et 1 b, est représenté une partie de machine 1 électrique 25 tournante conforme à l'invention. La machine 1 électrique peut avantageusement être un démarreur de moteur thermique équipant notamment les véhicules automobiles. Ce démarreur 1 comprend un carter 2 de protection et à l'intérieur de ce carter 2 un rotor 3, encore appelé induit pouvant tourner autour d'un axe X (figure 2b) et un stator (non 30 représenté) autour du rotor 3. Le rotor 3 est pourvu à son extrémité d'un collecteur 4 permettant de créer une connexion électrique entre le stator et le rotor 3. Le démarreur 1 comprend encore une couronne 5 porte-balais pour l'alimentation électrique du rotor 3. La couronne 5 porte-balais est disposée autour du rotor (3). 35 La couronne 5 porte-balais comprend un support 7 électriquement conducteur et présentant une forme annulaire sur lequel sont fixées des cages 6 agencées chacune 3038463 4 pour recevoir un balai 8. Les cages 6 sont réalisées en matériau électriquement conducteur, par exemple en acier. Une cage 6 et son balai 8 forment un porte-balai. Les balais 8 viennent frotter sur le collecteur 4 lorsque le rotor 3 est en rotation. Les balais 5 8 sont par exemple à base de carbone. Un ressort 9 de pression est prévu pour assurer le contact avec le rotor 3 en fonction de l'usure du balai 8. Chaque balai 8 est relié à la cage 6 par une tresse (non représentée). Le balai 8 est donc tenu entre le rotor 3 la paroi de la cage 6 sur les côtés et le ressort 9. 10 La cage 6 est reliée à la couronne 5 par contact métallique. La couronne 5 est reliée à une alimentation électrique générale (non représentée car externe au démarreur 1), par exemple une batterie, pour alimenter en courant le rotor 3 par l'intermédiaire des balais 8, via une liaison électrique, par exemple une tresse 10. La liaison électrique 10 peut comprendre une connexion électrique externe au démarreur 1 disposée entre celui-ci et 15 l'alimentation électrique générale. Afin de favoriser le démontage de la couronne 5 il est prévu un raccord 11 électrique à connexion et déconnexion rapides entre la couronne 5 et la tresse 10 d'alimentation électrique. Ce raccord rapide assure un contact électrique et dans un environnement 20 soumis à des vibrations, et une isolation électrique vis-à-vis de l'extérieur adapté au courant d'alimentation des balais. Par rapide on entend un raccordement en quelques secondes (et une déconnexion tout aussi rapide), par exemple par assemblage clipsé ou encliquetage. Ce raccord 11 rapide permet la connexion/déconnexion de la tresse 10 à la couronne 5 porte-balais. Plus précisément la couronne 5 comprend une première partie 25 11a du raccord 11 électrique rapide, cette partie 11a étant apte au branchement à une seconde partie 11b complémentaire du raccord 11 électrique rapide disposée sur la tresse 10. Les deux parties 11a, llb du raccord 11 électrique rapide sont à l'intérieur du carter 2. Le raccordement électrique se fait donc par la connexion des deux parties lla et 11b du raccord rapide 11. 30 Le carter 2 comprend encore des moyens de positionnement et de fixation de la couronne 5 au carter 2 pour assurer la mise en place sur le carter 2 et le maintien de la couronne 5 porte-balais dans sa position autour du rotor 3. Dans ce mode de réalisation, les moyens de fixation de la couronne 5 porte-balais au carter 2 peuvent comprendre d'une part au 35 moins une tige 12 à demeure dans le carter 2, qui peut être filetée, recevant la couronne 5, la tige passant par exemple à travers un orifice 13 de passage aménagé à cet effet dans la couronne 5 et d'autre part des moyens 14 de blocage amovibles, qui peuvent être 3038463 5 un anneau élastique, par exemple un circlip, ou si la tige est fileté un écrou, montés sur la tige 12. Ainsi, et avec le raccord 11 rapide, la couronne 5 porte-balai est rendu aisément amovible et remplaçable. 5 Un ergot de positionnement de la couronne 5 et /ou un repère de positionnement peuvent également être ajoutés pour améliorer la précision du positionnement de la couronne 5 par rapport au rotor 3. Le démarreur 1 comprend encore un culot 15 dans le prolongement de l'axe X de rotation 10 du rotor 3 refermant le carter 2. Ce culot 15 est prévu pour être démontable du carter 2 afin que la couronne 5 soit accessible de l'extérieur par un opérateur pour le remplacement de celle-ci. Dans un mode de réalisation préféré, le culot 15 peut être prévu pour être dévissable du carter 2 par rotation du culot 15 relativement au carter 2. Un joint torique d'étanchéité, non représenté, entre le carter 2 et le culot 15 sera 15 également prévu, par exemple disposé dans une gorge de réception du joint aménagé dans le culot 15. Lorsque les balais sont usés, le remplacement de tous les balais se fait dans en une seule fois par le remplacement de la couronne 5. Le remplacement de la couronne 5 20 porte-balais s'effectue de la manière suivante : Si la liaison électrique 10 comprend une connexion électrique externe, On débranche la connexion électrique externe, Puis : 25 On démonte le culot 15 du démarreur 1, On débranche la connexion de la liaison 10 électrique qui est interne au carter 2 en ouvrant le raccord 11 électrique rapide, On démonte les moyens de blocage de la couronne 5 porte-balais, autrement dit si les moyens de blocage de la couronne 5 porte-balais sont un écrou 14, on dévisse cet écrou 30 14, On retire la couronne 5 porte-balais en place dans le carter 2, On met en place autour du rotor 3 une nouvelle couronne porte balais aux balais neufs, On rebranche la connexion de la liaison 10 électrique qui est interne au carter 2 en fermant le raccord 11 électrique rapide, 35 On remonte les moyens de blocage, On remonte le culot 15 sur le carter 2, 3038463 6 Si la liaison électrique 10 comprend une connexion électrique externe, on rebranche la connexion électrique externe. Pour la mise en place de la nouvelle couronne 5 porte-balais on peut utiliser un outil 5 d'écartement des balais 8 pour insérer les porte balais autour du rotor. En relâchant l'outil les balais seront comprimés par leur ressort 9 contre le rotor 3. L'invention facilite l'accès au démarreur et le remplacement des balais. Elle permet donc de réduire le temps total de l'opération de maintenance et donc de réduire le coût. 10 REVENDICATIONS1. Couronne (5) porte-balais pour machine électrique tournante à rotor (3), destinée à être branchée à une liaison (10) d'alimentation en courant du rotor (3), cette couronne (5) étant caractérisée en ce qu'elle comprend une première partie (11a) d'un raccord (11) électrique de connexion et de déconnexion rapides apte au branchement à une seconde partie (11b) complémentaire du raccord (11) électrique rapide disposée sur la liaison (10) d'alimentation en courant. 2. Machine électrique tournante comprenant un rotor (3), caractérisée en ce qu'elle comprend un carter (2) enveloppant le rotor (3) et un stator, une couronne (5) porte-balais 10 selon la revendication 1 disposée autour du rotor (3), la première partie (11a) du raccord étant à l'intérieur du carter (2). 3. Machine électrique selon la revendication 2, caractérisée en ce que le carter (2) comprend des moyens de positionnement et de fixation de la couronne (5) au carter. 4. Machine électrique selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens de 15 positionnement comprennent un ergot de positionnement de la couronne (5) et /ou un repère de positionnement. 5. Machine électrique selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens de fixation de la couronne (5) comprennent au moins une tige (12) montée à demeure sur le carter (2) recevant la couronne (5) et des moyens de blocage de 20 la couronne (5) amovibles et montés sur la tige (12). 6. Machine électrique selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend dans le prolongement de l'axe de rotation du rotor (3), un culot (15) démontable du carter (2) dont le retrait permet d'accéder à la couronne (5). 7. Machine électrique selon la revendication 6, caractérisée en ce que le culot (15) 25 est dévissable par rotation de ce dernier relativement au carter (2). 8. Machine électrique selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisée en ce qu'il s'agit d'un démarreur pour véhicule automobile. 3038463 9. Procédé de remplacement d'une couronne (5) porte-balais d'une machine électrique selon l'une des revendications 6 à 8, raccordée à une liaison (10) électrique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes dans lesquels : On démonte le culot (15) de la machine électrique, On débranche la connexion électrique de la liaison (10) électrique interne au carter (2) en ouvrant le raccord (11) électrique rapide, On démonte les moyens de blocage de la couronne (5) porte-balais, On retire la couronne (5) porte-balais en place dans le carter (2), On met en place autour du rotor (3) une nouvelle couronne porte balais, On rebranche la connexion électrique de la liaison (10) électrique interne au carter (2) en fermant le raccord (11) électrique rapide, On remonte les moyens de blocage, On remonte le culot (15) sur le carter (2). 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'on utilise pour la mise en place autour du rotor (3) de la nouvelle couronne porte-balais un outil d'écartement des balais (8).