Brevet FR3065334A1 — publié le 20181019

MACHINE ÉLECTRIQUE TOURNANTE COMPRENANT UN INTERCONNECTEUR À CONNEXION DE POINT NEUTRE INTEGRÉE La présente invention porte sur une machine électrique tournante comprenant un interconnecteur à connexion de point neutre intégrée. De façon connue en soi, les machines électriques tournantes comportent un stator et un rotor solidaire d'un arbre. Le rotor pourra être solidaire d'un arbre menant et/ou mené et pourra appartenir à une machine électrique tournante sous la forme d'un alternateur, d'un moteur électrique, ou d'une machine réversible pouvant fonctionner dans les deux modes. Le stator est monté dans un carter configuré pour porter à rotation l'arbre sur des paliers par l'intermédiaire de roulements. Le rotor comporte un corps formé par un empilage de feuilles de tôles maintenues sous forme de paquet au moyen d'un système de fixation adapté. Le rotor comporte des pôles formés par exemple par des aimants permanents logés dans des cavités ménagées dans la masse magnétique du rotor. Alternativement, dans une architecture dite à pôles "saillants", les pôles sont formés par des bobines enroulées autour de bras du rotor. Par ailleurs, le stator comporte un corps constitué par un empilage de tôles minces formant une couronne, dont la face intérieure est pourvue d'encoches ouvertes vers l'intérieur pour recevoir des enroulements de phase. Ces enroulements traversent les encoches et forment des chignons faisant saillie de part et d'autre du corps du stator. 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 d'épingles reliées entre elles par soudage. Dans le cas où les enroulements sont des enroulements polyphasés connectés en étoile, il est généralement nécessaire de prévoir des barres de neutre dont l'intégration dans le stator est difficile. En outre, cela requiert la réalisation d'opérations de soudage ou de brasage en ligne d'assemblage, ce qui augmente la durée de fabrication et donc le coût de réalisation de la machine électrique. 3065334 2 La présente invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant une machine électrique tournante comportant: - un rotor monté sur un arbre s'étendant suivant un axe, - un stator comportant un corps et un bobinage, le bobinage comportant une 5 pluralité de sorties de phase et une pluralité de sorties de neutre, - un palier muni d'un logement de réception d'un roulement pour le montage à rotation de l'arbre, le palier comportant au moins une ouverture traversante pour le passage des sorties de phase et des sorties de neutre, caractérisée en ce que ladite machine électrique tournante comporte en 10 outre: - un interconnecteur assurant une connexion électrique des sorties de neutre entre elles, et une connexion électrique de chaque sortie de phase avec une borne correspondante, - l'interconnecteur comportant une pluralité de pistes conductrices de phase 15 et au moins une piste conductrice de neutre, - les pistes conductrices de phase étant destinées à relier électriquement une sortie de phase avec une borne, - la piste conductrice de neutre étant destinée à relier électriquement la pluralité de sorties de neutre entre elles. 20 L'invention permet ainsi de faciliter l'interconnexion des sorties de neutre entre elles en évitant d'avoir recours à l'utilisation de barres de neutre difficilement intégrables dans le stator bobiné. En outre, les opérations de brasage ou de soudage peuvent être effectuées après la réalisation du stator bobiné, ce qui simplifie la chaîne d'assemblage de la machine électrique 25 tournante. Selon une réalisation, l'interconnecteur comporte au moins deux pistes conductrices décalées axialement suivant l'axe de l'arbre. Selon une réalisation, l'interconnecteur comporte au moins deux pistes conductrices superposées l'une par rapport à l'autre suivant l'axe de l'arbre. 30 Selon une réalisation, ladite machine électrique tournante comporte un module électronique de commande et/ou de puissance agencé pour être connecté aux bornes de l'interconnecteur. 3065334 3 Selon une réalisation, ladite machine électrique tournante comporte des moyens d'indexage de l'interconnecteur par rapport au palier. Selon une réalisation, les moyens d'indexage consistent en une protubérance s'étendant sous une zone de l'interconnecteur portant les 5 bornes et destinée à s'engager à l'intérieur d'une ouverture de réception de forme correspondante ménagée dans le palier arrière. Selon une réalisation, les pistes conductrices de neutre et les pistes conductrices de phase sont au moins partiellement surmoulées. De préférence, les pistes conductrices de neutre et les pistes conductrices de 10 phase sont mises en position et maintenues par au moins une pièce plastique et recouvertes par une autre pièce plastique ou une résine lors du montage de l'interconnecteur. Selon une réalisation, l'interconnecteur est fixé sur le palier. Selon une réalisation, l'interconnecteur est fixé sur une face du palier tournée 15 vers l'extérieur de ladite machine électrique tournante. Selon une réalisation, une configuration du bobinage est de type triphasé ou de type double triphasé. Selon une réalisation, ladite machine électrique tournante est refroidie par eau ou par huile. 20 Selon une réalisation, ladite machine électrique tournante comporte une chambre de refroidissement s'étendant en périphérie externe du stator. Selon une réalisation, des joints sont situés aux extrémités axiales de la chambre de refroidissement. Selon une réalisation, les pistes conductrices de neutre et les pistes 25 conductrices de phase présentent une section de forme rectangulaire. Selon une réalisation, un plus grand côté du rectangle s'étend dans un plan radial par rapport à l'axe. 3065334 4 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. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale de la machine électrique 5 tournante selon la présente invention; La figure 2 est une vue en perspective du stator et du rotor de la machine électrique tournante de la figure 1; La figure 3 est une vue en perspective d'une machine électrique tournante selon la présente invention; 10 La figure 4 est une vue en perspective de la machine électrique tournante selon l'invention illustrant la configuration des pistes à l'intérieur de l'interconnecteur; La figure 5 est une vue en coupe partielle illustrant la superposition axiale entre deux pistes de l'interconnecteur selon la présente invention; 15 La figure 6 est une vue en perspective de la machine électrique tournante illustrant le passage des sorties de phases et des sorties de neutre à l'intérieur des ouvertures correspondantes réalisées dans le palier arrière; La figure 7 est une vue en perspective de l'interconnecteur selon la présente invention. 20 Les éléments identiques, similaires, ou analogues, conservent la même référence d'une figure à l'autre. Dans la suite de la description, on entend par un élément "avant", un élément situé du côté de l'extrémité de l'arbre dépassant de la machine et destinée à porter un pignon ou une poulie, et par élément "arrière" un élément situé du 25 côté opposé. La figure 1 montre une machine électrique tournante 10 comportant un stator polyphasé 11 entourant un rotor 12 monté sur un arbre 13 s'étendant suivant un axe X. Le stator 11 entoure le rotor 12 avec présence d'un entrefer entre la périphérie interne du stator 11 et la périphérie externe du rotor 12. Le 3065334 5 stator 11 est monté dans un carter 14 muni d'un palier avant 17 et d'un palier arrière 18. Les paliers 17 et 18 comportent chacun un logement de réception d'un roulement 15 afin d'assurer un montage à rotation de l'arbre 13 par rapport au carter 14 de la machine électrique. 5 Cette machine électrique 10 pourra être destinée à être accouplée à une boîte de vitesses appartenant à une chaîne de traction de véhicule automobile. La machine 10 est apte à fonctionner dans un mode alternateur pour fournir notamment de l'énergie à la batterie et au réseau de bord du véhicule, et dans un mode moteur, non seulement pour assurer le démarrage 10 du moteur thermique du véhicule, mais également pour participer à la traction du véhicule seule ou en combinaison avec le moteur thermique. La puissance de la machine 10 pourra être comprise entre 10kW et 50kW. Alternativement, la machine électrique 10 pourra être implantée sur un essieu du véhicule automobile, notamment un essieu arrière. 15 Plus précisément, comme on peut le voir sur la figure 2, le rotor 12 comporte un corps 19 sous la forme d'un paquet de tôles. Des aimants permanents 20 sont implantés dans des cavités 21 du corps 19. Dans l'exemple représenté, les aimants 20 sont implantés suivant une configuration en V. Alternativement, les aimants 20 sont implantés radialement à l'intérieur des 20 cavités 21, les faces en vis-à-vis de deux aimants 20 adjacents étant de même polarité. Il s'agit alors d'une configuration à concentration de flux. Les aimants 20 pourront être en terre rare ou en ferrite selon les applications et la puissance recherchée de la machine 10. En outre, le rotor 12 comporte deux flasques 22 plaqués chacun contre une 25 face d'extrémité axiale du corps de rotor 19. Ces flasques 22 assurent une retenue axiale des aimants 20 à l'intérieur des cavités 21 et servent également à équilibrer le rotor 12. Un ressort 25 pourra être inséré à l'intérieur de chaque cavité afin de maintenir radialement les aimants 20 à l'intérieur des cavités 21. 30 Par ailleurs, le stator 11 comporte un corps 23 constitué par un paquet de tôles ainsi qu'un bobinage 24. Le corps 23 est formé par un empilement de feuilles de tôles indépendantes les unes des autres et maintenues sous forme de paquet au moyen d'un système de fixation adapté. Le corps 23 est 3065334 6 muni de dents 31 délimitant deux à deux des encoches 33 pour le montage du bobinage 24 du stator 11. Le bobinage 24 comporte un ensemble d'enroulements de phase traversant les encoches 33 et formant des chignons 36 s'étendant en saillie de part et 5 d'autre du corps de stator 23. Les enroulements de phase sont obtenus ici à partir d'éléments conducteurs en forme d'épingles dont les extrémités sont reliées entre elles par exemple par soudage. Comme cela est décrit plus en détails ci-après, les enroulements de phase pourront présenter une configuration en étoile de type triphasé. Ces 10 enroulements sont destinés à être reliés à un module électronique de commande et/ou de puissance par l'intermédiaire d'un interconnecteur 51. Ce module comporte des éléments de puissance, tels que des transistors de type MOSFET, reliés aux sorties de phase et de neutre, ainsi qu'un circuit électronique de contrôle desdits éléments de puissance. 15 Par ailleurs, comme on peut le voir sur la figure 3, une entrée 34 et une sortie de liquide de refroidissement sont agencées pour permettre la circulation du liquide à l'intérieur d'une chambre 38 s'étendant suivant la périphérie externe du stator 11 (cf. figure 1). Le liquide de refroidissement pourra par exemple être à base d'eau ou d'huile. La chambre 38 est délimitée par la 20 périphérie externe du palier avant 17 et la périphérie interne du palier arrière 18. Deux joints 39 sont situés aux extrémités axiales de la chambre 38 pour en assurer son étanchéité. Comme cela est visible sur la figure 6, le palier arrière 18 comporte en outre une pluralité d'ouvertures 47 pour le passage de sorties de phase 48 et de 25 sorties de neutre 49 du bobinage statorique 24. L'interconnecteur 51 assure une connexion électrique des sorties de neutre 49 entre elles, et une connexion électrique de chaque sortie de phase 48 avec une borne 52 correspondante. Ces bornes 52 sont destinées à être connectées au module électronique de commande et/ou de puissance 30 précité. 3065334 7 L'interconnecteur 51 est fixé sur une face du palier arrière 18 tournée vers l'extérieur de la machine électrique 10. Il sera possible de prévoir des moyens d'indexage pour garantir un positionnement correct de l'interconnecteur 51 par rapport au palier 18, notamment pour garantir le 5 positionnement des sorties de phase 48 et des sorties de neutre 49 en regard des extrémités des pistes correspondantes de l'interconnecteur 51. Les moyens d'indexage pourront consister en une protubérance 54 s'étendant sous une zone de l'interconnecteur 51 portant les bornes 52, tel que montré sur la figure 7, et destinée à s'engager à l'intérieur d'une 10 ouverture de réception 55 de forme correspondante ménagée dans le palier arrière 18, tel que cela est visible sur la figure 6. En outre, les moyens de fixation de l'interconnecteur 51 sur le palier 18 pourront consister en des organes de fixation 57, tels que des vis, traversant des trous de fixation 58 (cf. figure 7) ménagés dans l'interconnecteur 51 et 15 situés en coïncidence de trous taraudés réalisés dans le palier arrière 18. Plus précisément, l'interconnecteur 51 montré sur la figure 7 comporte un corps 53 surmoulé sur trois pistes conductrices de phase 62 destinées à relier électriquement une sortie de phase 48 avec une borne 52 et sur une piste conductrice de neutre 63 destinée à relier électriquement trois sorties 20 de neutre 49 entre elles. Le corps 53 est réalisé avantageusement dans un matériau isolant, notamment en plastique. Le corps 53 présente une forme annulaire sensiblement coaxiale avec l'arbre 13. Comme cela est illustré sur la figure 4, chaque piste conductrice de phase 62 présente une extrémité 621 connectée à une borne 52 de l'interconnecteur 25 51 et une extrémité libre 622 reliée électriquement notamment par soudage ou brasage, à une sortie de phase 48 correspondante dans une zone de contact de phase 66. Les extrémités 621, 622 sont reliées entre elles par une portion de liaison 623. Chaque piste de phase 62 est noyée dans le corps 53, à l'exception de la 30 portion d'extrémité libre 622. En l'occurrence, les extrémités libres 622 sont repliées axialement vers le haut par rapport à la portion de liaison surmoulée 3065334 8 623. Les extrémités libres 622 s'étendent en saillie par rapport à un bord d'une échancrure 56 correspondante de l'interconnecteur 51. Par ailleurs, la piste de neutre 63 comporte une pluralité d'extrémités libres 631 issues d'une portion de liaison 632. Chaque extrémité libre 631 de la 5 piste de neutre 63 est soudée électriquement à une sortie de neutre 49 correspondante dans une zone de contact de neutre 67. Les extrémités libres 631 sont repliées axialement vers le haut par rapport à la portion de liaison 632. Les extrémités libres 631 s'étendent en saillie par rapport à un bord d'une échancrure 56 correspondant de l'interconnecteur 51. 10 Certaines échancrures 56 pourront présenter à un de leurs bords circonférentiels une extrémité d'une piste de phase 62 et à leur bord circonférentiel opposé une extrémité d'une piste de neutre 63. Dans le cas présent, la configuration du bobinage 24 est de type triphasé. L'interconnecteur 51 permet en effet d'assurer une interconnexion des sorties 15 de neutre 49 d'un seul système triphasé. En variante, la configuration du bobinage 24 est de type double triphasé. L'interconnecteur 51 comporte alors six pistes conductrices de phase 62 et deux pistes de neutre 63 assurant l'interconnexion entre les trois sorties de neutre 49 de chaque système triphasé. 20 Comme cela est visible notamment sur la figure 5, l'interconnecteur 51 est agencé de sorte qu'il existe deux pistes 62, 63 décalées axialement suivant l'axe X. Ces deux pistes 62, 63 sont superposées l'une par rapport à l'autre suivant l'axe X. Autrement dit, il existe une droite D1 parallèle à l'axe X de l'arbre 13 coupant les deux pistes 62, 63 empilées l'une sur l'autre. Les 25 pistes 62, 63 superposées à l'intérieur du corps 53 sont espacées entre elles par une couche de matériau isolant constituant le corps 53 de l'interconnecteur 51. En l'occurrence, les pistes superposées l'une sur l'autre correspondent à une piste de phase 62 et une piste de neutre 63. En variante, deux pistes de 30 phase pourront être superposées les unes par rapport aux autres. En variante, plus de deux pistes, par exemple trois ou quatre, ou l'ensemble des 3065334 9 pistes de l'interconnecteur 51 pourront être superposées les unes par rapport aux autres à l'intérieur du corps 53 de l'interconnecteur 51. Avantageusement, les pistes de phase 62 et les pistes de neutre 63 présentent une section de forme rectangulaire. Le plus grand côté du 5 rectangle s'étend dans un plan radial par rapport à l'axe X. En outre, de préférence, les zones de contact de phase 66 ainsi que les zones de contact de neutre 67 se situent suivant une même circonférence du palier arrière 18, tel que montré sur les figures 3 et 4. Cela permet de faciliter l'opération de connexion électrique dans les zones de contact 66, 67 qui 10 pourra être réalisée par brasage ou soudure avec ou sans ajout de matière. 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 sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents. En outre, les différentes caractéristiques, variantes, et/ou formes de 15 réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. REVENDICATIONS1. Machine électrique tournante (10) comportant: - un rotor (12) monté sur un arbre (13) s'étendant suivant un axe (X), - un stator (11) comportant un corps (23) et un bobinage (24), le bobinage (24) comportant une pluralité de sorties de phase (48) et une pluralité de sorties de neutre (49), - un palier (18) muni d'un logement de réception d'un roulement (15) pour le montage à rotation de l'arbre (13), le palier (18) comportant au moins une ouverture traversante (47) pour le passage des sorties de phase (48) et des sorties de neutre (49), caractérisée en ce que ladite machine électrique tournante (10) comporte en outre: - un interconnecteur (51) assurant une connexion électrique des sorties de neutre (49) entre elles, et une connexion électrique de chaque sortie de phase (48) avec une borne (52) correspondante, - l'interconnecteur (51) comportant une pluralité de pistes conductrices de phase (62) et au moins une piste conductrice de neutre (63), - les pistes conductrices de phase (62) étant destinées à relier électriquement une sortie de phase (48) avec une borne (52), - la piste conductrice de neutre (63) étant destinée à relier électriquement la pluralité de sorties de neutre (49) entre elles. 2. Machine électrique tournante selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'interconnecteur (51) comporte au moins deux pistes conductrices (62, 63) décalées axialement suivant l'axe (X) de l'arbre (13). 3. Machine électrique tournante selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'interconnecteur (51) comporte au moins deux pistes conductrices (62, 63) superposées l'une par rapport à l'autre suivant l'axe (X) de l'arbre. 4. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte un module 30 électronique de commande et/ou de puissance agencé pour être connecté aux bornes (52) de l'interconnecteur (51). 3065334 11 5. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens d'indexage de l'interconnecteur (51) par rapport au palier (18). 6. Machine électrique tournante selon la revendication 5, caractérisée 5 en ce que les moyens d'indexage consistent en une protubérance (54) s'étendant sous une zone de l'interconnecteur (51) portant les bornes (52) et destinée à s'engager à l'intérieur d'une ouverture de réception (55) de forme correspondante ménagée dans le palier (18). 7. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des 10 revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les pistes conductrices de neutre (63) et les pistes conductrices de phase (62) sont au moins partiellement surmoulées. 8. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'interconnecteur (51) est fixé 15 sur le palier (18). 9. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'interconnecteur (51) est fixé sur une face du palier (18) tournée vers l'extérieur de ladite machine électrique tournante (10). 20 10. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'une configuration du bobinage (24) est de type triphasé ou de type double triphasé. 11. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle est refroidie par eau ou par 25 huile. 12. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'elle comporte une chambre de refroidissement (38) s'étendant en périphérie externe du stator (11). 13. Machine électrique tournante selon la revendication 12, caractérisée en ce que des joints (39) sont situés aux extrémités axiales de 3065334 12 la chambre de refroidissement (38). 14. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que les pistes conductrices de neutre (63) et les pistes conductrices de phase (62) présentent une section 5 de forme rectangulaire. 15. Machine électrique tournante selon la revendication 14, caractérisée en ce qu'un plus grand côté du rectangle s'étend dans un plan radial par rapport à l'axe (X).