Brevet FR3059489A1 — publié le 20180601

ENSEMBLE DE FIXATION D'UN CODEUR SUR UNE MACHINE TOURNANTE La présente invention concerne la fixation de codeurs sur des machines électriques tournantes. Les machines électriques tournantes, moteurs ou génératrices, peuvent être équipées de codeurs permettant la détection de la vitesse et/ou de la position du rotor. Les solutions utilisées jusqu'à présent pour la fixation des codeurs nécessitent des versions de support de paliers arrière différentes entre les machines avec et sans codeurs. Cela augmente, pour le fabricant de ces machines, le nombre de pièces à gérer et accroît la difficulté à rajouter un codeur lors d'une demande en après-vente. La publication CN 203056713 divulgue un élément servant à la fixation d'un codeur. Cet élément peut être connecté à l'arbre du rotor lorsqu'un codeur doit être installé, et enlevé lorsque la machine n'a pas plus besoin de codeur, cet élément étant choisi en fonction des caractéristiques du codeur à fixer. CN 202957711 divulgue un système pour le montage d'un codeur comportant un élément qui est fixé sur le flasque arrière de la machine, cet élément étant choisi en fonction du codeur à fixer. CN 205141930 divulgue un autre système de montage d'un codeur, comportant une pièce adaptatrice choisie en fonction de l'arbre sur lequel elle doit être fixée. Le codeur est fixé à cette pièce, qui traverse le flasque arrière de la machine. L'invention vise à améliorer encore les solutions existantes pour la fixation de codeurs sur des machines électriques tournantes et elle y parvient grâce à un ensemble de fixation d'un codeur sur une machine tournante comportant un arbre et un support de palier arrière présentant une ouverture dans laquelle est engagé un bout d'arbre, cet ensemble comportant un embout configuré pour se fixer sur le bout d'arbre et entraîner en rotation une partie tournante du codeur, et un système d'étanchéité s'étendant au moins partiellement dans l'ouverture. L'invention permet d'équiper d'un codeur une machine sans changer le support de palier de la machine. Ainsi, un même support de palier peut être utilisé pour une machine avec ou sans codeur. L'invention permet ainsi une personnalisation au plus tard des machines, et facilite la mise en place d'un codeur en après-vente. L'invention s'applique à des moteurs comme à des génératrices, à des machines asynchrones comme à des machines à aimants. 3059489 2 De préférence, la pièce d'étanchéité est configurée pour être montée de manière amovible sur le support de palier de la machine. La pièce d'étanchéité peut comporter une ouverture centrale pour le passage de l'embout. 5 L'ensemble de fixation peut comporter un capot dans lequel la partie tournante du codeur est logée. Le capot peut supporter une partie fixe du codeur, et en particulier sa connectique. Le capot peut comporter une bride de fixation sur le support de palier de la machine, cette bride de fixation étant par exemple formée intégralement avec le corps du capot. 10 L'ensemble de fixation peut comporter un disque de montage ajouré reliant le capot à la pièce d'étanchéité. La pièce d'étanchéité est par exemple montée sur le support de palier à l'aide de vis. La pièce d'étanchéité peut comporter une lèvre annulaire d'étanchéité, 15 présentant des nervures d'étanchéité sur sa face tournée vers l'arbre. Dans une variante, l'ensemble de fixation comporte une pièce d'extrémité coaxiale à la pièce d'étanchéité, la lèvre annulaire présentant sur sa surface en regard de la pièce d'extrémité des nervures d'étanchéité. Le codeur peut être de tout type, notamment optique ou magnétique. 20 L'invention a encore pour objet une machine tournante comportant un support de palier et un bouchon fixé sur le support de palier, pouvant être retiré pour permettre audit support de recevoir un ensemble de fixation d'un codeur selon l'invention, tel que défini plus haut. L'invention a aussi pour objet une machine tournante équipée d'un ensemble 25 de fixation d'un codeur selon l'invention, monté de manière amovible sur l'arbre de la machine tournante. La machine peut comporter un épaulement périphérique sur le bout d'arbre. La pièce d'extrémité peut comporter une nervure périphérique qui prend appui sur cet épaulement périphérique pour assurer la coaxialité du codeur lors de sa fixation. 30 L'invention a également pour objet une gamme de deux machines tournantes, cette gamme comportant au moins une machine sans codeur et au moins une machine 3059489 3 équipée d'un ensemble de fixation selon l'invention, les deux machines étant de construction identique mis à part la présence de l'ensemble de fixation. L'invention a encore pour objet un procédé pour équiper d'un codeur une machine, comportant l'étape consistant à fixer la pièce d'étanchéité sur le support de palier 5 arrière de la machine puis à mettre en place le codeur, grâce à un ensemble de fixation selon l'invention. Ce procédé peut comporter l'étape consistant à enlever le bouchon fermant le support de palier avant la fixation de la pièce d'étanchéité. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée 10 qui va suivre, d'exemples non limitatifs de mise en oeuvre de celle-ci, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel : - les figures 1 et 2 représentent une gamme de deux machines selon l'invention, respectivement avec et sans codeur, et - les figures 3 et 4 sont des vues analogues aux figures 1 et 2, d'une variante 15 de gamme de machines selon l'invention. On a représenté à la figure 1 une machine électrique 1 selon l'invention, comportant un rotor 10 tournant à l'intérieur d'un stator 20 qui n'a été représenté que partiellement. Le rotor 10 comporte un arbre 11 qui tourne autour d'un axe de rotation X et 20 une structure magnétique 12, par exemple bobinée et/ou à aimants permanents. Le rotor peut éventuellement comporter en outre, comme illustré, au moins un ventilateur 13. Le stator 20 comporte un bobinage qui peut être de tout type, par exemple distribué ou concentré. 25 L'arbre 11 est supporté à ses extrémités par des roulements 21, par exemple des roulements à billes comme illustré, ces roulements étant montés dans des supports de paliers 22 eux-mêmes fixés sur les flasques 23 de la machine. Dans l'exemple illustré, le flasque 23 et le support de palier arrière 22 sont des pièces séparées qui sont assemblées. On ne sort pas du cadre de la présente invention 30 lorsque le flasque et le support de palier sont réalisés d'une seule pièce par fonderie par exemple. 3059489 4 L'arbre 11 présente à l'arrière un bout d'arbre 14 qui est pourvu d'un trou borgne taraudé 15, d'axe X. Le support de palier 22 présente une ouverture 24 dans laquelle le bout d'arbre 14 est engagé. 5 La machine représentée à la figure 1 est dépourvue de codeur et l'ouverture 24 est obturée par un bouchon 25 qui est par exemple fixé sur le support 22 par des vis 26. Le bouchon 25 peut comporter, comme illustré, une lèvre annulaire 27 qui s'applique étroitement sur le bord de l'ouverture 24 pour assurer une fixation étanche du bouchon 25 sur le support 22. Ainsi, le lubrifiant du roulement reste confiné dans un espace 17 10 s'étendant entre un joint 18 monté sur le support 22 du côté intérieur et le bouchon 25. Pour munir la machine 1 de la figure 1 d'un codeur, on dispose, conformément à l'invention, d'un ensemble de pièces qui peuvent se fixer sur le support 22 sans nécessiter le changement de celui-ci ni la modification du flasque 23. Plus particulièrement, dans l'exemple considéré, cet ensemble de pièces comporte un embout 15 30 qui porte la partie rotative du codeur 40, cet embout 30 ayant une extrémité 31 qui est fixée, notamment vissée, dans le trou 15 du bout d'arbre 14 comme illustré. L'embout 30 peut comporter une collerette 32 qui vient axialement en butée contre la face d'extrémité 19 du bout d'arbre 14, ce qui immobilise axialement l'embout 30 relativement à l'arbre 11 lors de sa fixation. 20 Un disque de montage ajouré 50 est fixé par des vis 51 sur le support de palier 22 et sert d'élément de liaison entre le support 22 et un capot 60. Ce dernier porte une partie fixe 41 du codeur, représentée schématiquement à la figure 2, notamment sa connectique. Une pièce d'étanchéité 70 est interposée entre le disque de montage 50 et le 25 support 22. Cette pièce d'étanchéité 70 comporte une lèvre annulaire 71 qui s'ajuste étroitement dans l'ouverture 24 et présente sur sa face tournée vers l'arbre une série de nervures d'étanchéité 73. Ainsi, le lubrifiant 17 contenu entre le joint 18 et la pièce d'étanchéité 70 est empêché de s'échapper par l'ouverture 24. La pièce d'étanchéité 70 peut également comporter, comme illustré, une bride 30 74 qui s'interpose axialement entre le support 22 et le disque de montage 50 et qui est traversée par les vis de fixation 51. 3059489 5 La pièce d'étanchéité 70 comporte dans l'exemple illustré une paroi transversale 76 qui fait saillie radialement vers l'intérieur jusqu'à une faible distance de la collerette 32 de l'embout 30, et qui peut permettre la fixation d'un étrier 77 supportant la partie fixe du codeur coaxiale à la partie tournante du codeur. 5 Dans la variante des figures 3 et 4, la forme du bout d'arbre 14 est un peu différente et comporte un épaulement périphérique 80 coaxial au trou borgne 15. Sur la figure 3, la machine 1 est représentée avec le bouchon 25 en place, lequel est fixé comme dans l'exemple de la figure 1 à l'aide de vis 26. Comme dans l'exemple de réalisation de la figure 2, le montage de la partie 10 tournante du codeur 40 s'effectue à l'aide d'un embout 30 qui est engagé dans le trou 15. Toutefois, une pièce d'extrémité 90 est fixée sur le bout d'arbre 14 pour assurer la coaxialité du codeur et de l'arbre 11. Cette pièce d'extrémité 90 comporte une nervure périphérique 91 qui prend appui sur l'épaulement périphérique 80 de l'arbre. Cela permet une meilleure maîtrise de la coaxialité de la partie tournante du codeur 40. 15 La pièce d'extrémité 90 présente une ouverture centrale 92 qui est traversée par l'embout 30. Ce dernier présente une collerette 94 qui vient axialement en appui contre la face arrière de la pièce d'extrémité 90. Sur cette figure, la connectique du codeur n'a pas été représentée, dans un souci de clarté du dessin. L'étanchéité de l'espace 17 dans lequel évoluent les roulements est assurée par 20 une pièce d'étanchéité 100 qui est fixée par des vis 101 sur la pièce de support 22. Cette pièce d'étanchéité 100 comporte une lèvre annulaire 103, qui s'interpose radialement avec un faible jeu entre le bord de l'ouverture 24 et la périphérie de la pièce d'extrémité 90. La lèvre annulaire 103 peut présenter, sur sa surface en regard de la pièce d'étanchéité 90, des nervures d'étanchéité 105. 25 Les pièces d'extrémité 90, d'étanchéité 100 et le capot 60 constituent un ensemble de pièces qui peut être monté sur la machine après enlèvement du bouchon 25 pour l'équiper du codeur 40, sans modification du support de palier arrière 22 ni du flasque arrière 23. Le mode de réalisation de la figure 4 présente l'avantage, sur celui de la figure 30 2, de remédier à un éventuel défaut de coaxialité entre l'axe X du moteur et celui du codeur, cette coaxialité n'étant assurée dans l'exemple de la figure 2 que par la coaxialité du trou 15 du bout d'arbre 14 avec l'embout 30 portant la partie tournante du codeur. 3059489 6 Le mode de réalisation des figures 3 et 4 est ainsi tout particulièrement avantageux pour des machines de grande taille, par exemple pour des longueurs d'arbre 11 de 450 mm et plus. La version de la figure 2 peut être préférée pour des machines de plus petite taille. 5 L'invention s'applique à tout type de machine électrique tournante, moteur comme génératrice. L'ensemble des pièces destinées au montage du codeur peut être mis en place dès la fabrication de la machine et cette dernière livrée à l'utilisateur avec le codeur. En variante, l'ensemble des pièces est fourni à l'utilisateur disposant d'une machine sans 10 codeur, équipée d'un bouchon cachant le bout d'arbre, et ce bouchon peut être enlevé et les pièces installées pour le montage du codeur. 15 REVENDICATIONS1. Ensemble de fixation d'un codeur (40) sur une machine tournante comportant un arbre (11) et un support de palier (22) arrière présentant une ouverture (24) dans laquelle est engagé un bout d'arbre (14), l'ensemble comportant un embout (30) configuré pour se fixer sur le bout d'arbre et entraîner en rotation une partie tournante du codeur, et une pièce d'étanchéité (70 ;100) s'étendant au moins partiellement dans l'ouverture (24). 2. Ensemble selon la revendication 1, la pièce d'étanchéité (70 ;100) comportant une ouverture centrale pour le passage de l'embout (30). 3. Ensemble selon la revendication 1 ou 2, comportant un capot (60) dans lequel la partie tournante du codeur est logée. 4. Ensemble selon la revendication 3, le capot (60) supportant une partie fixe (41) du codeur, notamment sa connectique. 5. Ensemble selon la revendication 3 ou 4, comportant un disque de montage ajouré (50) reliant le capot (60) à la pièce d'étanchéité (70). 6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, la pièce d'étanchéité (70 ;100) étant configurée pour être monté de manière amovible sur le support de palier (22) de la machine. 7. Ensemble selon la revendication 6, la pièce d'étanchéité (70) comportant une lèvre annulaire d'étanchéité (71) présentant des nervures d'étanchéité (73) sur sa surface tournée vers l'arbre. 8. Ensemble selon la revendication 6, comportant une pièce d'extrémité (90) coaxiale à la pièce d'étanchéité (100), cette dernière comportant une lèvre annulaire (103) présentant sur sa surface en regard de la pièce d'extrémité (90) des nervures d'étanchéité (105). 9. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, le codeur (40) étant de type optique. 10. Machine tournante équipée d'un ensemble de fixation d'un codeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, fixé de manière amovible sur le support de palier et sur l'arbre de la machine tournante. 11. Machine tournante équipée d'un ensemble de fixation d'un codeur selon la revendication 8, la machine comportant un épaulement périphérique (80) sur le bout d'arbre (14), la pièce d'extrémité (90) comportant une nervure périphérique (91) qui prend appui sur l'épaulement périphérique (80) pour assurer la coaxialité du codeur lors de sa fixation. 12. Gamme de deux machines tournantes comportant au moins une machine selon la revendication 10 et au moins une machine tournante comportant un support de palier (22) et un 3059489 8 bouchon (25) fixé sur le support de palier, pouvant être retiré pour permettre au support de palier de recevoir un ensemble de fixation d'un codeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 13. Procédé pour équiper une machine tournante d'un codeur grâce à un ensemble de fixation d'un codeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, le procédé comportant l'étape consistant à fixer la pièce d'étanchéité sur le support de palier arrière de la machine et à mettre en place le codeur. 14. Procédé selon la revendication 13, la machine tournante comportant un support de palier (22) et un bouchon (25) fixé sur le support de palier, pouvant être retiré pour permettre au support de palier de recevoir l'ensemble de fixation d'un codeur, comportant l'étape consistant à enlever le bouchon (25) avant la fixation de la pièce d'étanchéité (70 ;100).