Brevet FR3050387A1 — publié le 20171027

DEPÔT D'UNE COUCHE DE PARYLENE SUR UN ELEMENT ACTIF DE MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE La présente invention porte sur un dépôt d'une couche de parylène sur un élément actif de machine électrique tournante. L'invention trouve une 5 application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, dans le domaine des alternateurs pour véhicule automobile. Un tel alternateur transforme de l'énergie mécanique en énergie électrique et peut être réversible. Un alternateur réversible est appelé alterno-démarreur et permet de transformer de l'énergie électrique en énergie mécanique notamment 10 pour démarrer le moteur thermique du véhicule. L'invention pourra également être mise en oeuvre avec un moteur de type électrique. De façon connue en soi, un alternateur ou un alterno-démarreur comporte un carter et, à l'intérieur de celui-ci, un rotor à griffes, solidaire en rotation d'un arbre, et un stator qui entoure le rotor avec présence d'un 15 entrefer. Le carter comporte un palier avant et arrière portant chacun centralement un roulement à billes pour le montage à rotation de l'arbre du rotor. Le palier arrière porte un porte-balais muni de balais destinés à venir frotter contre des bagues d'un collecteur pour assurer l'alimentation du bobinage rotorique. 20 Le stator comporte un corps en forme d'un paquet de tôles doté d'encoches pour le montage du bobinage du stator. Le bobinage statorique comporte une pluralité d'enroulements de phase traversant les encoches du corps et formant un chignon avant et un chignon arrière de part et d'autre du corps du stator. Les enroulements sont obtenus par exemple à partir d'un fil 25 continu recouvert d'une couche d'émail ou à partir d'éléments conducteurs en forme de barre, tels que des épingles, dont les extrémités sont reliées électriquement entre elles. Lors de l'installation du bobinage à l'intérieur des espaces prévus à cet effet dans le corps de l'élément actif de la machine (stator ou rotor), le 30 bobinage est soumis à des contraintes importantes susceptibles de détériorer le fil émaillé en arrachant partiellement la couche d'émail. De telles contraintes sont notamment observables lors de l'opération d'insertion du 3050387 2 bobinage dans les encoches du stator ou lors de l'opération de conformage des chignons. Or, si le fil formant le bobinage est localement à nu, il existe un risque de court-circuit entre les phases de bobinage et le corps de l'élément actif relié à la masse de l'appareil. Afin d'éviter l'apparition de court-circuit, un isolant électrique prenant la forme de papier isolant est positionné de façon connue en soi entre le fil émaillé du bobinage et le corps de l'élément actif considéré. Toutefois, le volume occupé par l'isolant électrique empêche de maximiser le taux de remplissage des encoches en cuivre pour optimiser les performances de la machine électrique ou, au contraire, oblige à diminuer la quantité de fer du corps de l'élément actif. L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un procédé de dépôt d'une couche de parylène sur un corps d'un élément actif de machine électrique tournante, caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape de sublimation d'un précurseur du parylène ayant une structure moléculaire donnée, - une étape de pyrolyse modifiant la structure moléculaire du précurseur du parylène, et - une étape de dépôt par condensation du précurseur à structure moléculaire modifiée sur au moins une partie d'une surface externe dudit corps de l'élément actif de manière à obtenir un corps d'élément actif ayant au moins une partie de sa surface externe recouverte d'une couche de parylène. L'invention permet ainsi de contrôler précisément l'épaisseur de la couche de parylène déposée sur le corps de l'élément actif pour pouvoir effectuer un dépôt de faible épaisseur. On minimise ainsi le volume d'isolant occupé dans l'élément actif, ce qui permet d'augmenter le taux de remplissage en cuivre ou le volume de fer pour améliorer les performances magnétiques de la machine ou, à iso-performances, de réduire l'encombrement de la machine. En outre, un tel procédé de dépôt par condensation permet d'homogénéiser le dépôt de la couche de parylène afin d'éviter d'avoir des 3050387 3 surépaisseurs de matière en particulier dans les angles du corps de l'élément actif. De plus, un tel procédé présente peu d'étape et ne nécessite pas d'étape spécifique de nettoyage ou rinçage du corps de l'élément actif. 5 Selon une mise en oeuvre, l'étape de sublimation est effectuée à une température supérieure à 100 degrés Celcius. Selon une mise en oeuvre, l'étape de pyrolyse est effectuée à une température supérieure à 500 degrés Celsius. Selon une mise en oeuvre, l'étape de dépôt par condensation est 10 effectuée à température ambiante. Selon une mise en oeuvre, l'étape de sublimation est effectuée dans une première enceinte, tandis que l'étape de condensation est effectuée dans une deuxième enceinte en communication avec la première enceinte. Selon une mise en oeuvre, la deuxième enceinte est mise en 15 dépression par rapport à la première enceinte. Cela permet de faciliter un dépôt du parylène sur la surface externe dudit élément actif en permettant un passage automatique du précurseur d'une enceinte à l'autre. Selon une mise en oeuvre, l'épaisseur de la couche de parylène déposée est inférieure à 80 micromètres, de préférence inférieure à 50 20 micromètres, par exemple de l'ordre de 10 micromètres. L'invention a également pour objet un élément actif de machine électrique tournante ledit élément comportant : - un corps, - un bobinage électrique, 25 - un revêtement de matériau électriquement isolant positionné au moins entre le corps et le bobinage électrique de manière à les isoler électriquement l'un par rapport à l'autre, ledit revêtement étant formé par une couche de parylène s'étendant sur ledit corps et présentant une épaisseur inférieure à 80 micromètres, de préférence inférieure à 50 micromètres. 3050387 4 L'invention permet ainsi de contrôler précisément l'épaisseur de la couche de parylène déposée sur le corps de l'élément actif pour pouvoir effectuer un dépôt de faible épaisseur. On minimise ainsi le volume d'isolant occupé dans l'élément actif, ce qui permet d'augmenter le taux de 5 remplissage en cuivre ou le volume de fer pour améliorer les performances magnétiques de la machine ou, à iso-performances, de réduire l'encombrement de la machine. Ce revêtement présente également l'avantage d'avoir une meilleure résistance à l'usure que le papier et présente un effet lubrifiant qui évite de 10 détériorer l'émail du bobinage électrique lors de son insertion dans le corps de l'élément actif. Selon une réalisation, l'épaisseur de la couche de parylène déposée est de l'ordre de 10 micromètres. Selon une réalisation, la couche de parylène est déposée sur toute la 15 surface externe du corps de l'élément actif. Selon une réalisation, le coefficient de frottement de la couche de parylène est inférieur à 0,43. Cela permet de faciliter l'insertion des conducteurs dans les encoches du stator ou du rotor de la machine électrique. 20 Selon une réalisation, l'élément actif est un rotor ou un stator de machine électrique tournante. L'invention porte en outre sur une machine électrique tournante de véhicule automobile, ladite machine comprenant au moins un élément actif tel que précédemment défini. La machine électrique tournante peut, par 25 exemple, former un alternateur ou un alterno-démarreur ou encore une machine réversible. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. 30 La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une machine 3050387 5 électrique tournante selon la présente invention; La figure 2 montre une vue de dessus d'un corps de stator recouvert d'une couche de parylène selon la présente invention; Les figures 3a et 3b sont des vues en perspective suivant deux angles 5 de vue différents d'une roue polaire recouverte d'une couche de parylène selon la présente invention; La figure 4 est un diagramme des différentes étapes du procédé de dépôt d'une couche de parylène selon la présente invention; La figure 5 est une représentation schématique de l'agencement des 10 enceintes permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. On a représenté sur la figure 1 un alternateur 10 compact et polyphasé, notamment pour véhicule automobile, apte à transformer de 15 l'énergie mécanique en énergie électrique qui pourra être réversible. Un tel alternateur réversible, appelé alterno-démarreur, permet de transformer de l'énergie électrique en énergie mécanique notamment pour démarrer le moteur thermique du véhicule. Cet alternateur 10 comporte un carter 11 et, à l'intérieur de celui-ci, un 20 rotor à griffes 12 monté sur un arbre 13, et un stator 16, qui entoure le rotor 12 avec présence d'un entrefer 17 entre la périphérie externe du rotor 12 et la périphérie interne du stator 16. Comme on peut le voir dans l'exemple de la figure 2, le stator 16 d'axe X correspondant à l'axe de rotation de la machine comporte un corps 19 25 consistant en un empilement axial de tôles planes. Par exemple, le corps 19 comporte des dents 18 réparties angulairement de manière régulière sur une périphérie interne d'une culasse 22. Ces dents 18 délimitent des encoches 23, de telle façon que chaque encoche 23 est délimitée par deux dents 18 successives. La culasse 22 correspond ici à la portion annulaire externe 30 pleine du corps 19 qui s'étend entre le fond des encoches 23 et la périphérie 3050387 6 externe du corps du stator. Les encoches 23 débouchent axialement dans les faces d'extrémité axiales du corps 19. Les encoches 23 sont également ouvertes radialement vers l'intérieur du corps 19. 5 Des enroulements de phase sont insérés à l'intérieur des encoches 23 pour former un bobinage 26 présentant un chignon avant 20 et un chignon arrière 21 de part et d'autre du corps 19 du stator 16. Les enroulements de phase sont obtenus par exemple à partir d'un fil continu recouvert d'émail ou à partir d'éléments conducteurs en forme de barre, tels que des épingles 10 reliées électriquement entre elles par exemple par soudage. Ces enroulements sont par exemple des enroulements triphasés connectés en étoile ou en triangle, dont les sorties sont reliées à au moins un pont redresseur comportant des éléments redresseurs tels que des diodes ou des transistors du type MOSFET. 15 Le rotor 12 comporte un corps 27 formé par deux roues polaires 24, 25 bien visibles en figure 3a et 3b. Chaque roue polaire 24, 25 présente un flasque 28 d'orientation transversale pourvu à sa périphérie externe de griffes 29 par exemple de forme trapézoïdale et d'orientation axiale. Les griffes 29 d'une roue 24, 25 sont dirigées axialement vers le flasque 28 de 20 l'autre roue. Chaque griffe 29 d'une roue polaire 24, 25 pénètre dans l'espace existant entre deux griffes 29 voisines de l'autre roue polaire, de sorte que les griffes 29 des roues polaires 24, 25 sont imbriquées les unes par rapport aux autres. Un noyau cylindrique 30 est intercalé axialement entre les flasques 28 25 des roues 24, 25. En l'occurrence, le noyau 30 consiste en deux demi- noyaux appartenant chacun à l'un des flasques 28. Ce noyau 30 porte à sa périphérie externe un bobinage d'excitation 31. L'arbre 13 pourra être emmanché à force dans l'alésage central des roues polaires 24, 25. Du côté de son extrémité avant, l'arbre 13 pourra 30 comporter une partie filetée pour la fixation d'une poulie 57 (cf. figure 1). La poulie 57 appartient à un dispositif de transmission de mouvement entre l'alternateur 10 et le moteur thermique du véhicule automobile. 3050387 7 Par ailleurs, le carter 11 peut comporter des paliers avant 35 et arrière 36 assemblés entre eux. Les paliers 35, 36 sont de forme creuse et portent chacun centralement un roulement 37, 38 à billes pour le montage à rotation de l'arbre 16 du rotor. Le palier arrière 38 porte un porte-balais 40 muni de 5 balais 41 destinés à venir frotter contre des bagues 44 d'un collecteur 45 pour assurer l'alimentation du bobinage du rotor 12. En référence aux figures 1 à 3, la machine électrique tournante présente une couche 59 de parylène formée sur un corps d'un élément actif 48 de la machine électrique. 10 Ce corps d'élément actif 48 pourra par exemple être constitué par le corps de stator 19 ou le corps de rotor 27. La couche 59 de parylène forme un revêtement électriquement isolant positionné au moins entre le corps 19, 27 et le bobinage électrique 26, 31 de manière à les isoler électriquement l'un par rapport à l'autre. La couche 59 de parylène s'étend au moins sur la 15 partie du corps 19, 27 située en regard du bobinage 26, 31 correspondant. La couche 59 de parylène présente une épaisseur inférieure à 80 micromètres, de préférence inférieure à 50 micromètres. L'épaisseur de ladite couche 59 est typiquement de l'ordre de 10 micromètres. De préférence, un coefficient de frottement de la couche de parylène 20 59 est inférieur à 0.43. Cela permet de faciliter l'insertion des conducteurs dans les encoches du stator ou du rotor de la machine électrique. On décrit ci-après, en référence aux figures 4 et 5, le procédé de dépôt d'une couche de parylène sur le corps de l'élément actif 48 de la machine électrique. Le traitement décrit pourra être appliqué simultanément 25 à une pluralité d'éléments actifs 48. Plus précisément, le procédé comporte une première étape 101 de sublimation d'un précurseur 50 du parylène dans une première enceinte 51. Le précurseur pourra consister en du paracyclophane solide ayant une structure moléculaire donnée. L'étape de sublimation 101 est effectuée 30 de préférence à une température supérieure à 100 degrés Celcius. 3050387 8 Un module 52 réalise ensuite une étape de pyrolyse 102 modifiant la structure moléculaire du précurseur du parylène. Cette étape de pyrolyse 102 est de préférence effectuée à une température supérieure à 500 degrés Celsius. Par exemple, la température de l'étape de pyrolyse 102 est de 5 l'ordre de 600 degrés Celsius. Au cours d'une étape 103, le précurseur à structure moléculaire modifiée est déposé par condensation sur les corps des éléments actifs 48. Le dépôt est effectué sur la surface externe du corps de l'élément actif de manière à obtenir un corps d'élément actif 48 ayant une surface externe 10 recouverte d'une couche de parylène 59. Cette étape de condensation est mise en oeuvre de préférence à température ambiante dans une deuxième enceinte 53 en communication avec la première enceinte 51. L'enceinte 53 est mise en dépression par rapport à l'enceinte 51, c'est-à-dire que la pression P2 qui règne dans la deuxième enceinte 53 est 15 inférieure à la pression P1 qui règne dans la première enceinte 51. Cette dépression crée un effet d'aspiration du précurseur de la première enceinte 51 vers la deuxième enceinte 53 et permet ainsi de faciliter le dépôt de parylène. A l'issue de l'étape de condensation, on obtient un corps d'élément 20 actif 48 ayant l'ensemble de sa surface externe recouverte de façon homogène de la couche 59 de parylène. Ainsi, pour le stator 16, l'ensemble de la surface externe de la culasse 22, des dents 18, et des encoches 23 correspondantes sont recouvertes de la couche isolante 59 représentée par des petits points sur la figure 2. Pour le rotor 12, l'ensemble de la surface 25 externe des flasques 28, des griffes 29, et du noyau 30 sont recouvertes de la couche isolante 59 représentée par des petits points sur les figures 3a et 3b. Dans une variante de réalisation, l'étape de condensation est réalisée seulement sur une partie du corps de l'élément actif 48. Ainsi, seule une 30 partie du corps de l'élément actif 48 présente une couche de parylène. Il s'agit de préférence de la partie du corps qui est en regard du bobinage électrique de l'élément actif 48. Par exemple, pour le stator 16 il s'agit des encoches 23 et pour le rotor 12 il s'agit du noyau 30 et des surfaces internes 3050387 9 des griffes 29 et des flasques 28. La présente invention trouve des applications en particulier dans le domaine des rotors pour alternateur, alterno-démarreur ou machine réversible de véhicule automobile. En particulier l'invention s'applique pour 5 des machines électriques tournantes très basse tension c'est-à-dire inférieure à 100V. Cependant, la présente invention pourrait également s'appliquer à tout type de machine tournante. Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne 10 sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents. REVENDICATIONS1. Procédé de dépôt d'une couche de parylène (59) sur un corps d'un élément actif (48) de machine électrique tournante (10), caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape de sublimation (101) d'un précurseur (50) du parylène ayant une structure moléculaire donnée, - une étape de pyrolyse (102) modifiant la structure moléculaire du précurseur du parylène, et - une étape de dépôt (103) par condensation du précurseur à structure moléculaire modifiée sur au moins une partie d'une surface externe dudit corps de l'élément actif (48) de manière à obtenir un corps d'élément actif (48) ayant au moins une partie de sa surface externe recouverte d'une couche de parylène (59). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de sublimation (101) est effectuée à une température supérieure à 100 degrés Celcius. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape de pyrolyse (102) est effectuée à une température supérieure à 500 degrés Celsius. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'étape de dépôt (103) par condensation est effectuée à température ambiante. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'étape de sublimation (101) est effectuée dans une première enceinte (51), tandis que l'étape de condensation (103) est effectuée dans une deuxième enceinte (53) en communication avec la première enceinte (53). 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la deuxième enceinte (53) est mise en dépression par rapport à la première enceinte (51). 3050387 11 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche de parylène (59) déposée est inférieure à 80 micromètres, de préférence inférieure à 50 micromètres, par exemple de l'ordre de 10 micromètres. 5 8. Elément actif (48) de machine électrique tournante, ledit élément comportant - un corps (19, 27), - un bobinage électrique (26, 31), - un revêtement de matériau électriquement isolant (59) positionné au 10 moins entre le corps (19, 27) et le bobinage électrique (26, 31) de manière à les isoler électriquement l'un par rapport à l'autre, ledit revêtement (59) étant formé par une couche de parylène s'étendant sur ledit corps (19, 27) et présentant une épaisseur inférieure à 80 micromètres, de préférence inférieure à 50 micromètres. 15 9. Elément actif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche de parylène (59) déposée est de l'ordre de 10 micromètres. 10. Elément actif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la couche de parylène (59) est déposée sur toute la surface externe du corps 20 (19, 27) de l'élément actif (48). 11. Elément actif selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le coefficient de frottement de la couche de parylène (59) est inférieur à 0,43. 12. Elément actif selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, 25 caractérisé en ce qu'il est un rotor (12) ou un stator (16) de machine électrique tournante. 13. Machine électrique tournante de véhicule automobile, ladite machine comprenant au moins un élément actif selon l'une quelconque des revendications 8 à 12. 30