Brevet FR3058587A1 — publié le 20180511

COMPRESSEUR ELECTRIQUE AVEC ROULEMENT AMELIORE La présente invention concerne le domaine des machines électriques, et notamment une machine électrique comportant un roulement amélioré. L'invention concerne plus particulièrement un compresseur électrique de suralimentation comportant un roulement amélioré. Dans le cadre de l'invention, un compresseur électrique est un dispositif, utilisé pour suralimenter un moteur thermique, fonctionnant avec un moteur électrique. Plus précisément, le compresseur comporte une roue de compresseur entrainée par un moteur électrique. Le compresseur électrique est placé sur la ligne d'admission d'air d'un moteur à combustion interne. et peut par exemple être complété par un turbocompresseur. Le compresseur électrique joue le même rôle que le turbocompresseur, à savoir augmenter la pression d'admission des gaz frais dans le moteur, mais est utilisé notamment lors des phases transitoires pour palier aux problèmes de temps de réponse du turbocompresseur. Las machines électriques de ce type comporte une roue entrainée en rotation via un arbre, lui-même entrainé en rotation via des roulements à bille par un moteur électrique. Les roulements à billes comportent une bague externe et une bague interne. La bague externe, montée avec un jeu, est en contact avec une source froide, par exemple le corps de la machine électrique, alors que la bague interne est en contact avec une source chaude, par exemple l'arbre de la machine électrique. Il y a donc un différentiel de température entre la bague interne et la bague externe lors du fonctionnement de la machine électrique. Lorsque ce différentiel de température augmente, c'est-à-dire lorsque la bague interne chauffe de plus en plus par rapport à la bague externe, le jeu interne du roulement diminue. Lorsque le jeu interne du roulement diminue, les contraintes mécaniques sur les billes et les pistes augmentent, ce qui limite la durée de vie du roulement. 3058587 2 La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients des dispositifs de l'art antérieur en proposant une machine électrique dont 5 les roulements à billes sont optimisés afin de diminuer les effets de la différence de température entre la bague externe et la bague interne du roulement. Pour cela la présente invention propose une machine électrique comportant un arbre entrainé en rotation par un moteur électrique par l'intermédiaire d'au moins un roulement monté sur l'arbre le roulement étant monté sur l'arbre de façon à limiter 10 l'échange thermique entre le roulement et le reste de la machine électrique. Le fait de limiter les échanges thermiques permet de diminuer la température absolue moyenne du roulement. Sa durée de vie est ainsi améliorée. Selon un mode de réalisation de l'invention, la diminution de l'échange thermique est réalisée en intercalant un matériau isolant thermique entre le roulement le reste de la 15 machine électrique. Selon une variante de ce mode de réalisation, le matériau isolant thermique est intercalé entre la bague extérieure et un logement du corps de la machine. Selon une variante de ce mode de réalisation, le matériau isolant thermique est intercalé entre la bague intérieure et l'arbre. 20 Selon un mode de réalisation de l'invention, le matériau isolant thermique est du plastique. Selon un mode de réalisation de l'invention, la diminution de l'échange thermique est réalisée avec un évidement formé sur l'arbre à l'interface avec la bague intérieure du roulement. 25 La présence d'air entre le roulement et le reste de la machine limite les surfaces en contact et diminue donc les échanges thermiques. Selon un mode de réalisation de l'invention, le roulement à billes est disposé du coté d'une roue de la machine électrique. Selon un mode de réalisation de l'invention, le roulement à billes est disposé à 30 l'opposé d'une roue de la machine électrique, par rapport au moteur électrique. 3058587 3 Selon un mode de réalisation de l'invention, la machine comporte deux roulements à billes disposés de part et d'autre du moteur électrique. Selon un mode de réalisation de l'invention, la machine est un compresseur électrique de suralimentation de moteur thermique. 5 Selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur à reluctance ou à aimant permanent. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris et apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite, ci-après, en se référant 10 aux figures annexées, données à titre d'exemple et dans lesquelles: , - la figure 1 est une représentation schématique d'une vue en coupe d'une partie d'un compresseur intégrant un système de protection pour roulements à billes selon l'invention, - la figure 2 est une représentation schématique d'un détail du système de 15 protection pour roulements à billes selon l'invention a) selon la première variante, b) selon la deuxième variante, c) selon la troisième variante, - la figure 3 est une représentation schématique d'un détail du système de protection pour roulements à billes selon un autre mode de réalisation de l'invention, - la figure 4 est une représentation schématique d'un système de protection pour 20 roulements à billes selon l'invention, a) selon une première variante, b) selon une deuxième variante La présente invention concerne une machine électrique équipée d'un système de protection pour roulements à billes. Dans le cadre de l'invention, le système de protection est formé par un élément permettant de diminuer les échanges thermiques au 25 niveau des bagues du roulement. Selon un mode de réalisation de l'invention, la machine électrique est tout type de machine électrique tournante et par exemple un compresseur électrique. Dans le cadre de l'invention, on entend par compresseur électrique, un compresseur d'air, volumétrique ou non et par exemple centrifuge ou radial, entraîné par 30 un moteur électrique, dans le but de suralimenter un moteur thermique. Selon un mode 3058587 4 de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur asynchrone à courant continu ou alternatif. Plus précisément, selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur à reluctance variable (également appelée machine SRM pour 5 Switched Reluctance Motor selon la terminologie anglaise). Selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur à aimants permanents. La machine électrique 1, illustré figure 1, comprend un moteur électrique 10, et au moins un roulement 16, 16' à billes disposé circulairement autour de l'arbre 13 de la 10 machine 1. Le moteur électrique 10 permet la mise en rotation de l'arbre 13 de la machine électrique via les roulements 16. L'arbre 13 entraine ainsi en rotation une roue 14 de machine électrique. Plus précisément une extrémité de l'arbre 13 est entrainée en rotation par le moteur électrique, et une autre extrémité de l'arbre 13 entraine en rotation la roue 14 de la machine électrique, ou du compresseur électrique lorsque la 15 machine est un compresseur. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'arbre 13 est en acier ou en inox. Selon un mode de réalisation de l'invention, le roulement 16 à billes est disposé du coté de la roue de la machine électrique. Selon un mode de réalisation de l'invention, le roulement 16' à billes est disposé à 20 l'opposé de la roue de la machine électrique, par rapport au moteur électrique 10. Selon un mode de réalisation de l'invention, la machine électrique comporte deux roulements à billes 16, 16' disposés de part et d'autre du moteur électrique 10. La partie de l'arbre située du coté de la roue est protégé par le corps 11 de compresseur. Le montage des roulements à billes se fait de la façon suivante : 25 - Bague intérieure 161 : monté du coté de l'arbre, - Bague extérieure 162: montée avec un jeu du coté du logement usiné dans le corps de la machine électrique. Dans le cadre de l'invention, le montage du roulement 16, 16' est réalisé de façon à limiter l'échange thermique entre le roulement et le reste de la machine électrique. Plus 30 précisément, montage du roulement 16, 16' est réalisé de façon à limiter l'échange 3058587 5 thermique entre le roulement et, d'une part l'arbre 13 et d'autre part le corps 11 de la machine électrique. Selon un mode de réalisation de l'invention illustré figure 2, la diminution de l'échange thermique se fait en intercalant un matériau 121, 122 isolant thermique entre 5 le roulement 16, 16' le reste de la machine électrique. On entend par matériau 121, 122 isolant thermique, un matériau dont le coefficient de conduction thermique est 10 fois inférieur à celui des matériaux environnants. Par exemple, un coefficient de conduction thermique inférieur à 5W/(m.K), de préférence inférieur à 1W/(m.K). 10 Selon une première variante de l'invention illustrée figure 2a, le matériau 121, 122 isolant thermique est intercalé entre la bague intérieure 161 et l'arbre 13. Selon une deuxième variante de l'invention illustrée figure 2b, le matériau 121, 122 isolant thermique est intercalé entre la bague 162 extérieure et son logement 110. Selon une troisième variante de l'invention illustrée figure 2c, le matériau 121, 122 15 isolant thermique est intercalé entre la bague extérieure 162 et son logement 110 et entre la bague intérieure 161 et l'arbre 13. Selon un mode de réalisation de l'invention, le matériau 121, 122 isolant thermique est du plastique. Selon un mode de réalisation de l'invention illustrée figure 4 a, le matériau 121, 20 122 isolant thermique est cylindrique 101. De cette façon, il n'y pas de contact direct radial entre la bague intérieure et/ou extérieure avec le reste de la machine électrique. Selon un mode de réalisation de l'invention illustrée figure 4b, le matériau 121, 122 isolant thermique est cylindrique 101 et comporte un épaulement 102. De cette façon, il n'y pas de contact direct radial et axial entre la bague intérieure et/ou extérieure 25 avec le reste de la machine électrique. Selon un autre mode de réalisation de l'invention illustré figure 3, la diminution de l'échange thermique est réalisée avec un évidement 123 formé sur l'arbre 13 à l'interface avec la bague intérieure 161 du roulement 16. Selon une variante de ce mode de réalisation, non illustrée, un évidemment formé 30 dans le corps de la machine, à l'interface avec la bague extérieure 162 du roulement 16 3058587 6 La présence d'air entre le roulement et le reste de la machine limite les surfaces en contact et diminue donc les échanges thermiques. Le fait de limiter les échanges thermiques entre d'une part la bague 162 externe et son environnement et/ou d'autre part la bague 161 interne et l'arbre 13, permet de 5 diminuer la différence de température entre les deux bagues interne et externe du roulement. Le fait de limiter les échanges thermiques entre la bague 161 interne et l'arbre 13, permet de également de diminuer la température absolue moyenne du roulement. Sa durée de vie est ainsi améliorée. 10 La portée de la présente invention ne se limite pas aux détails donnés ci-dessus et permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans s'éloigner du domaine d'application de l'invention. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, et peuvent être modifiés sans toutefois sortir de la portée définie par les revendications. 15 REVENDICATIONS1. Machine électrique (1) comportant un arbre (13) entrainé en rotation par un moteur électrique (10) par l'intermédiaire d'au moins un roulement (16, 16') monté sur l'arbre (13), caractérisé en ce que le roulement (16, 16') est monté sur l'arbre (13) de façon à diminuer l'échange thermique entre le roulement (16, 16') et le reste de la machine électrique, la diminution de l'échange thermique est réalisée en intercalant un matériau (121, 122) isolant thermique entre le roulement (16, 16') le reste de la machine (1) électrique, ou avec un évidement 123 formé sur l'arbre 13 à l'interface avec la bague intérieure 161 du roulement 16. 2. Machine (1) selon la revendication 1, dans laquelle le matériau (121, 122) isolant thermique est intercalé entre la bague extérieure (162) et un logement (110) du corps (11) de la machine (1). 3. Machine (1) selon une des revendications 1 ou 2, dans laquelle le matériau (121, 122) isolant thermique est intercalé entre la bague intérieure (161) et l'arbre (13). 4. Machine (1) selon une des revendications 1 à 3, dans laquelle le matériau (121, 122) isolant thermique est du plastique. 5. Machine (1) selon une des revendications 1 à 4, dans laquelle le roulement (16) à billes est disposé du coté d'une roue (14) de la machine électrique. 6. Machine (1) selon une des revendications 1 à 5, dans laquelle le roulement (16') à billes est disposé à l'opposé d'une roue (14) de la machine électrique, par rapport au moteur électrique (10). 7. Machine (1) selon une des revendications 1 à 6, comportant deux roulements (16, 16') à billes disposés de part et d'autre du moteur électrique (10). 8. Machine (1) selon la revendication 7, le moteur (10) électrique étant un moteur à reluctance ou à aimant permanent.