Brevet FR3066864A1 — publié le 20181130

Machine électrique comprenant un bornier de raccordement électrique La présente invention se rapporte à un bornier de machine électrique. Dans le domaine de l'électrotechnique, il est bien connu de raccorder 5 électriquement une machine électrique aux organes d'électroniques de puissance par l'intermédiaire de barres omnibus, plus couramment appelées sous leur nom anglophone de Busbar, ou aussi Bussbar. On fait aussi souvent référence à un ensemble de plusieurs barres omnibus sous le nom de jeu de barres. Les barres omnibus présentent une impédance faible permettant de 10 réduire les pertes liées à la conduction de courants forts. Il est aussi connu que les machines électriques sont fréquemment refroidies par projection et circulation d'huile dans le carter. Or, les moyens connus de l'art antérieur pour raccorder électriquement les bobinages statoriques aux organes d'électroniques de puissance ne permettent 15 généralement pas d'obtenir une étanchéité suffisante, de sorte à interdire à l'huile de s'infiltrer au travers des ouvertures pratiqués dans le carter de la machine électrique pour permettre le passage des barres omnibus. On connaît notamment le document DE102011081896 qui divulgue des trappes ménagées dans le carter d'une machine électrique, permettant de faire 20 pénétrer des câbles de phases dans le carter de la machine électrique. Cependant, une telle solution n'est pas utilisable dans le cas de certaines machines électriques refroidies à l'huile. En outre, une telle solution rend le montage, le démontage et la maintenance des connexions électriques relativement complexes. 25 Aussi, il existe le besoin d'un dispositif de connexion des organes d'électronique de puissance à une machine électrique refroidie à l'huile, permettant d'assurer une meilleure étanchéité à l'huile, et simplifiant la connexion électrique de la machine électrique. On propose une machine électrique installée dans un carter, comprenant 30 un bornier de raccordement comportant un élément support fixé audit carter et au moins une barre omnibus présentant deux extrémités de connexion. Ledit élément support comprend des moyens d'étanchéité comportant une portion tubulaire traversant de manière étanche à l'huile un orifice 3066864 2 complémentaire ménagé sur une paroi du carter ; ladite barre omnibus étant engagée de manière étanche à l'huile au travers de ladite portion tubulaire de sorte qu'une de ses extrémités s'étend à l'intérieur du carter tandis que l'autre extrémité s'étend à l'extérieur du carter. Ainsi, on peut raccorder électriquement la machine électrique à des organes d'électronique de puissance de manière relativement simple tout en assurant l'étanchéité du carter, notamment en ce qui concerne l'huile présente à l'intérieur du carter. Avantageusement et de manière non limitative, ladite barre omnibus présente une partie plate et une partie cylindrique, ladite partie cylindrique étant engagée au travers de ladite portion tubulaire de l'élément support du bornier de raccordement. Ainsi, on peut obtenir une barre omnibus présentant une partie de forme habituelle plate compatible avec les connexions d'organes d'électroniques de puissance connus de l'art antérieur, et une partie adaptée pour assurer l'étanchéité du carter. Avantageusement et de manière non limitative, lesdits moyens d'étanchéité comprennent un joint torique, ladite partie cylindrique de ladite barre omnibus présentant au moins une gorge sur laquelle est montée ledit joint torique assurant l'étanchéité à l'huile interne de ladite portion tubulaire du bornier de raccordement lorsqu'elle est traversée par ladite partie cylindrique de la barre omnibus. Ainsi, le bornier emploi des moyens relativement simples et peu coûteux pour améliorer l'étanchéité du carter. Avantageusement et de manière non limitative, ladite partie cylindrique comprend deux gorges distinctes, chaque gorge recevant un joint torique. Ainsi, on améliore l'étanchéité du carter sur l'épaisseur de l'orifice traversant le carter. Avantageusement et de manière non limitative, ladite portion tubulaire de l'élément support du bornier de raccordement présente une gorge externe sur laquelle est installé un autre joint torique pour assurer l'étanchéité à l'huile de l'orifice traversant ménagé sur la paroi du carter lorsqu'il est traversé par ladite portion tubulaire du bornier de raccordement. Ainsi, on assure aussi l'étanchéité du carter par rapport à la surface externe de la portion tubulaire. En outre, cet autre joint torique permet de simplifier l'usinage de l'orifice traversant ménagé 3066864 3 sur la paroi du carter, car les variations pouvant découler de cet usinage seront rattrapées par le joint torique pour assurer l'étanchéité. Avantageusement et de manière non limitative, ladite partie plate de la barre omnibus est coudée sensiblement à angle droit de sorte qu'une extrémité 5 de la barre omnibus s'étend sensiblement perpendiculairement à l'autre extrémité. Ainsi, on peut adapter le bornier à une structure dans laquelle les moyens de connexion d'alimentation électrique ne sont pas dans le même axe que l'axe d'insertion de la barre omnibus dans la portion tubulaire associée. Avantageusement et de manière non limitative, ledit bornier de 10 raccordement comprend un collier de fixation pour maintenir ladite barre omnibus engagée au travers de la portion tubulaire. Ainsi, on améliore la tenue de la barre omnibus dans le bornier, de manière relativement peu coûteuse et fiable. Avantageusement et de manière non limitative, l'élément support du 15 bornier de raccordement comprend trois portions tubulaires, et ledit bornier de raccordement comprend trois barres omnibus traversant chacune une portion tubulaire distincte. Ainsi, on peut adapter le bornier à une machine électrique triphasée. Cependant, l'invention n'est pas limitée à trois phases électriques, et peut être adaptée pour toute installation à N phases, N étant un entier supérieur 20 ou égal à un. L'invention concerne aussi un ensemble électrique comprenant une machine électrique telle que décrite précédemment, et des organes d'électronique de puissance installés dans un boîtier d'électronique de puissance, caractérisé en ce que ladite barre omnibus comprend un cache 25 surmoulé sur au moins une partie de ladite partie plate, ledit cache étant destiné à être hermétiquement fixé sur une paroi dudit boîtier d'électronique de puissance pour permettre le passage d'une extrémité de la barre omnibus dans le boîtier d'électronique de puissance. Ainsi, on peut assurer l'herméticité de l'ouverture pratiquée dans le boîtier d'électronique de puissance pour permettre 30 la pénétration de la barre omnibus. Avantageusement et de manière non limitative, ledit boîtier d'électronique de puissance est installé sur la paroi du carter traversée par ledit élément support dudit bornier de raccordement de ladite machine électrique. Ainsi, on 3066864 4 peut installer la machine et les organes d'électroniques de puissances relativement proches l'un de l'autre, notamment par superposition du boîtier d'électronique de puissance sur le carter de la machine électrique, ce qui permet un encombrement relativement faible de l'ensemble. 5 D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'une machine électrique selon un mode de réalisation de l'invention, sur laquelle sont montés des organes d'électroniques de puissances raccordés à la machine par le bornier de 10 raccordement, le carter de la machine électrique n'étant que partiellement représenté, et le boîtier d'électronique de puissance n'étant pas représenté ; - la figure 2 est une vue de détail, en coupe transversale, du bornier de raccordement selon un deuxième mode de réalisation ; - la figure 3 est une vue schématique, en coupe transversale, du bornier 15 de raccordement sur le carter de la machine électrique selon le deuxième mode de réalisation de la figure 2; - la figure 4 est une autre vue en perspective de la machine électrique selon la figure 1 sur laquelle le cache du bornier est non représenté de sorte à laisser apparaître le coude formé par les barres omnibus ; 20 - la figure 5a est une vue des barres omnibus de la machine électrique selon la figure 1 ; - la figure 5b est une vue des barres omnibus de la machine électrique selon la figure 1 sur lesquels est surmoulé un cache ; - la figure 6 est une vue de schématique d'un détail en coupe d'un 25 ensemble électrique selon le mode de réalisation de la figure 1 ; - la figure 7 est une vue en perspective de la paroi supérieure du carter de la machine électrique de la figure 1 destinée à recevoir le bornier. Les figures 1 et 4 à 7 se rapportant à un même premier mode de réalisation, elles seront commentées simultanément. 30 Une machine électrique 2 est installée dans un carter 4 et un ensemble d'organes d'électronique de puissance 3 alimentent électriquement cette machine électrique 2. 3066864 5 Les organes d'électronique de puissance 3 sont installés dans un boîtier d'électronique de puissance 5, plus connu sous l'abréviation PEB issue de l'anglais Power Electronics Box. De manière inverse, on peut aussi prévoir que la machine électrique 2 soit 5 apte à fonctionner en mode générateur de courant, de sorte que le courant généré soit conduit jusqu'aux organes d'électronique de puissance 3. D'une manière générale, on parle de connexion électrique, ou de raccordement, de la machine électrique 2 aux organes d'électronique de puissance 3. 10 Cette connexion électrique entre la machine électrique 2 et les organes d'électronique de puissance 3 est assurée par un bornier de raccordement 1 qui comprend un élément support 10 et au moins une barre omnibus 11, dans ce mode de réalisation trois barres omnibus 11 identiques, une barre omnibus 11 par phase d'alimentation de la machine électrique 2. 15 Les barres omnibus 11 sont des corps métalliques, généralement en cuivre ou en aluminium, adaptées pour transmettre des courants forts avec de faibles pertes entre deux organes de puissance, ici les organes d'électronique de puissance 3 et la machine électrique 2. Les barres omnibus 11 sont installées sur un élément support 10 en 20 matériau plastique. Les barres omnibus 11 présentent chacune une première partie 113 de forme plate, étroite et longue, autrement dit en forme de barre, aussi appelée partie plate 113 et une deuxième partie 112 de forme cylindrique de révolution, aussi appelée partie cylindrique 112. 25 La première partie 113 présente une première extrémité libre 110 et la deuxième partie 112 présente une deuxième extrémité libre 111; les deux parties 112, 113 étant solidarisées l'une à l'autre, à une extrémité de jonction respective 115, 114 distincte des extrémités libres 110, 111, par exemple par soudage, sertissage ou brasage. 30 La première partie 113 est coudée, de sorte que les deux extrémités libres 111, 110 s'étendent sensiblement perpendiculairement l'une par rapport à l'autre. 3066864 6 La deuxième partie 112 cylindrique de révolution de la barre omnibus 11 présente, au voisinage de la deuxième extrémité libre 111, un méplat traversé par un orifice 20. Cet orifice 20 permet le vissage de cette deuxième extrémité libre 111 à un bobinage de phase de la machine électrique 2. 5 La première extrémité libre 110 présente elle aussi un orifice traversant 21 pour permettre le vissage de cette première extrémité libre 110 aux organes d'électronique de puissance 3. La deuxième partie 112 présente deux gorges 116, 117 recevant chacune un joint torique 118, 119. 10 L'élément support 10 du bornier de raccordement 1 comprend une platine de fixation 121 venant en appui sur une face externe du carter 4 de la machine électrique 2. La platine 121 présente une forme de plaque sensiblement rectangulaire, mais peut être de toute autre forme polygonale adaptée au carter 4 de la 15 machine électrique 2. La platine 121 est fixée sur le carter 4 de la machine électrique 2, par l'intermédiaire de tiges de fixation 120 insérées au travers de la platine 121, aux quatre coins de la platine 121. Ces tiges de fixation 120 s'engagent dans la paroi du carter 4 sur laquelle la platine 121 vient en appui, sans la traverser, de 20 manière à ne pas créer un orifice formant passage d'huile. Ces tiges de fixation 120 s'insèrent chacune dans un orifice 41 de forme sensiblement complémentaire ménagé dans la paroi du carter 4 sur laquelle repose la platine 121. L'orifice 41 peut être un orifice taraudé, pour permettre la fixation d'une vis dans l'épaisseur de la paroi. 25 L'élément support 10 comprend en outre des moyens d'étanchéité 13, 13', 13", 118, 119, 132 permettant d'assurer l'étanchéité à l'huile du carter tout en permettant l'insertion des barres omnibus 11 de l'extérieur vers l'intérieur du carter. En effet, la machine électrique étant refroidi par circulation d'huile dans le 30 carter, il est nécessaire de s'assurer que l'huile ne ressorte pas du carter de manière non contrôlée, en particulier au travers des orifices permettant le passage des barres omnibus 11. 3066864 7 A cet effet, les moyens d'étanchéité 13, 13', 13", 118, 119, 132 comprennent pour chaque barre omnibus 11,11',11" une portion tubulaire 13, 13', 13" s'étendant sensiblement perpendiculairement au plan de la platine 121. Par soucis de simplification, la description des barres omnibus 11, 11', 11" 5 et des portions tubulaires 13, 13', 13" seront faite en référence à une seule barre omnibus 11 et une seule portion tubulaire 13, les autres étant identiques. Chaque portion tubulaire 13, de section droite ronde, est adaptée pour s'insérer au travers d'un orifice complémentaires 42, 42', 42" ménagés dans la paroi du carter 4 sur laquelle repose ladite platine 121. 10 Les orifices complémentaires 42, 42', 42" sont des orifices circulaires, de rayons supérieur mais proche de celui de la portion tubulaire 13. Les rayons relatifs de l'orifice complémentaire 42, 42', 42" et de la portion tubulaire 13 sont dimensionnés de telle sorte qu'un joint torique monté sur la circonférence de la portion tubulaire 13 vienne s'engager à force dans l'orifice 15 complémentaire 42, 42', 42". Les orifices complémentaires 42, 42', 42" sont ménagés dans une paroi supérieure 43 du carter 4 de la machine électrique 2. On entend par paroi supérieure 43, la paroi la plus haute, selon une direction verticale de référence, en condition de fonctionnement. 20 Par exemple, dans le domaine des véhicules automobiles électriques, lorsque la machine électrique 2 est installée dans le véhicule, les orifices complémentaires 42 sont ménagés dans la paroi la plus haute du carter 4, selon l'axe vertical relatif au véhicule automobile. Les orifices 42, 42', 42" sont réalisés de sorte à s'étendre dans une 25 direction sensiblement normale aux surfaces de la paroi supérieure 43 traversée. Autrement dit, les orifices 42, 42', 42" s'étendent sensiblement verticalement, par rapport à la direction verticale de référence, de sorte que l'axe d'insertion des portions tubulaires 13 dans la paroi est sensiblement verticale. 30 Ainsi, on peut monter et démonter le bornier de raccordement 1 sur le carter 4 selon un axe sensiblement vertical, ce qui simplifie l'installation et la maintenance de la machine électrique 2 et des organes d'électronique de puissance 3. 3066864 8 Chaque portion tubulaire 13 présente une gorge externe 131 recevant un joint torique 132. Ainsi, lorsque la portion tubulaire 13 est insérée au travers des orifices complémentaires 42, le joint torique 132 s'engage dans la paroi du carter 4, de sorte à assurer l'étanchéité à l'huile de cet orifice complémentaire 5 42. Chaque barre omnibus 11 est introduite au travers d'une portion tubulaire 13. Seule la deuxième partie 112 cylindrique de révolution de la barre omnibus 11 traverse la portion tubulaire 13 associée, de telle sorte que la deuxième extrémité libre 111 s'étend à l'opposée de la première extrémité libre 110 par 10 rapport à la portion tubulaire 13 associée. Les deux joints toriques 118, 119 restent engagés à l'intérieur de la portion tubulaire 13 de telle sorte qu'ils assurent l'étanchéité à l'huile de cette portion tubulaire 13. Des colliers de fixation 31 sont installés au voisinage de la portion 15 tubulaire 13, de sorte à pouvoir être resserrés autour des barres omnibus 11 afin de les maintenir en position, insérées au travers de la portion tubulaire 13. De par l'effet combiné des joints toriques 118, 119 de la deuxième partie 112 de la barre omnibus 11 avec la portion tubulaire 13 associée, et du joint torique 132 monté sur la circonférence externe de la portion tubulaire 13 avec 20 l'orifice complémentaire 42, l'huile présente dans le carter 4 de la machine électrique ne peut s'échapper par l'orifice complémentaire 42 ou par la portion tubulaire 13. Ce joint permet notamment de garantir cette étanchéité indépendamment des variations de températures de la barre omnibus 11. Les barres omnibus 11 comprennent aussi un cache 50 surmoulé sur la 25 première partie 113, sensiblement sur le coude de la première partie 113, et surmoulé sur la jonction entre la première partie 113 et la deuxième partie 112 de cette barre omnibus 11. Ce cache 50 est conformé pour venir refermer une ouverture 51 ménagée dans le boîtier d'électronique de puissance 5. Le cache 50 présente au moins 30 une partie de fermeture 52 de forme complémentaire à ladite ouverture 51 de sorte à refermer l'ouverture 51 de manière hermétique. Ainsi, on peut permettre l'insertion de la barre omnibus 11 dans le boîtier d'électronique de puissance 5 de manière hermétique à l'air. 3066864 9 Avantageusement, le cache 50 est surmoulé d'une seule pièce sur les trois barres omnibus 50, ce qui permet de simplifier son coût de fabrication et sa structure générale. Un tel bornier 1 permet l'installation rapprochée du boîtier d'électronique 5 de puissance 5 avec le carter 4 de la machine électrique 2, en particulier la superposition du boîtier d'électronique de puissance 5 sur la machine électrique 2, tout en garantissant une fermeture étanche du carter 4, et hermétique du boîtier d'électronique de puissance 5. En référence aux figures 2 et 3, selon un deuxième mode de réalisation, 10 l'élément support comprend une chambre 35, se substituant au cache 50 du premier mode de réalisation, obtenue d'une pièce avec la platine de fixation 121 Selon une alternative, cette chambre 35 peut aussi être présente sur l'élément support 10 conjointement avec le cache 50. 15 Cette chambre 35 s'étend en saillie de la platine 121 à l'extérieur du carter 4, de sorte à pouvoir s'engager dans une ouverture ménagée dans le boîtier d'électronique de puissance. Cette chambre 35 définit un volume interne en pavé droit, et présente une ouverture sur sa partie supérieure. 20 La chambre 35 présente une surface externe 350, refermée sur elle- même, s'élevant sensiblement verticalement par rapport à un axe vertical de référence, et donc sensiblement parallèlement à la direction d'insertion des barres omnibus 11 dans le carter 4. La surface externe 350 présente une gorge externe 36 dans laquelle est 25 inséré un joint torique 37. Cette chambre 35 s'engage dans le boîtier d'électronique de puissance 5 de sorte à ce que le joint torique 37 assure, avec la chambre 35, une fermeture hermétique de l'ouverture ménagée dans le boîtier d'électronique de puissance 5 traversée par cette chambre 35. REVENDICATIONS1. Machine électrique (2) installée dans un carter (4), comprenant un bornier de raccordement (1) comportant un élément support (10) fixé audit carter (4) et au 5 moins une barre omnibus (11) présentant deux extrémités de connexion (110, 111) ; caractérisée en ce que ledit élément support (10) comprend des moyens d'étanchéité (13, 118, 119, 132) comportant une portion tubulaire (13) traversant de manière étanche à l'huile un orifice complémentaire (42) ménagé 10 sur une paroi du carter (4); ladite barre omnibus (11) étant engagée de manière étanche à l'huile au travers de ladite portion tubulaire (13) de sorte qu'une de ses extrémités (111) s'étend à l'intérieur du carter (4) tandis que l'autre extrémité (110) s'étend à l'extérieur du carter (4). 15 2. Machine électrique (2) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite barre omnibus (11) présente une partie plate (113) et une partie cylindrique (112), ladite partie cylindrique (112) étant engagée au travers de ladite portion tubulaire (13) de l'élément support (10) du bornier de raccordement (1). 20 3. Machine électrique (2) selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdits moyens d'étanchéité (13, 118, 119, 132) comprennent un joint torique (118, 119), ladite partie cylindrique (112) de ladite barre omnibus (11) présentant au moins une gorge (116, 117) sur laquelle est montée ledit joint torique (118, 119) assurant l'étanchéité à l'huile interne de ladite portion 25 tubulaire (13) du bornier de raccordement (1) lorsqu'elle est traversée par ladite partie cylindrique (112) de la barre omnibus (11). 4. Machine électrique (2) selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite partie cylindrique (112) comprend deux gorges distinctes (116, 117), chaque 30 gorge (118, 119) recevant un joint torique (118, 119). 5. Machine électrique (2) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que ladite portion tubulaire (13) de l'élément support (10) du 3066864 11 bornier de raccordement (1) présente une gorge externe (131) sur laquelle est installé un autre joint torique (132) pour assurer l'étanchéité à l'huile de l'orifice traversant (42) ménagé sur la paroi (43) du carter (4) lorsqu'il est traversé par ladite portion tubulaire (13) du bornier de raccordement (1). 6. Machine électrique (2) selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que ladite partie plate (113) de la barre omnibus (11) est coudée sensiblement à angle droit de sorte qu'une extrémité (110) de la barre omnibus (11) s'étend sensiblement perpendiculairement à l'autre extrémité (111). 7. Machine électrique (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ledit bornier de raccordement (1) comprend un collier de fixation (31) pour maintenir ladite barre omnibus (11) engagée au travers de la portion tubulaire (13). 8. Machine électrique (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'élément support (10) du bornier de raccordement (1) comprend trois portions tubulaires (13, 13', 13"), et ledit bornier de raccordement (1) comprend trois barres omnibus (11, 11', 11") traversant chacune une portion tubulaire (13, 13', 13") distincte. 9. Ensemble électrique comprenant une machine électrique (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, et des organes d'électronique de puissance (3) installés dans un boîtier d'électronique de puissance (5), caractérisé en ce que ladite barre omnibus (11) comprend un cache (50) surmoulé sur au moins une partie de ladite partie plate (113), ledit cache (50) étant destiné à être hermétiquement fixé sur une paroi dudit boîtier d'électronique de puissance (5) pour permettre le passage d'une extrémité (110) de la barre omnibus (11) dans le boîtier d'électronique de puissance (5). 10. Ensemble électrique selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit boîtier d'électronique de puissance (5) est installé sur la paroi (43) du carter (4) 3066864 12 traversée par ledit élément support (10) dudit bornier de raccordement (1) de ladite machine électrique (2). 5