Brevet FR3075501A1 — publié le 20190621

MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE MUNIE D'UN DISPOSITIF DE MAINTIEN D'UN SUPPORT DE CAPTEURS DE MESURE DE LA POSITION ANGULAIRE DU ROTOR La prosente invention porte sur une machine electrique tournante munie d'un dispositif de maintien d'un support de capteurs de mesure de la position angulaire du rotor. De fawn connue en soi, les machines electriques tournantes comportent un stator et un rotor solidaire d'un arbre. Le rotor pourra etre solidaire d'un arbre menant et/ou merle et pourra appartenir a une machine electrique tournante sous la forme d'un alternateur, d'un moteur electrique, ou d'une machine reversible pouvant fonctionner dans les deux modes. Le stator est monte dans un carter configure pour porter a rotation ('arbre sur des paliers par l'intermediaire de roulements. Le rotor comporte un corps forme par un empilage de feuilles de toles maintenues sous forme de paquet au moyen d'un systeme de fixation adapt& Le rotor comporte des poles formes par exemple par des aimants permanents logos dans des cavitos monagoes dans la masse magnotique du rotor. Alternativement, dans une architecture dite a poles "saillants", les poles sont formes par des bobines enroulees autour de bras du rotor. Par ailleurs, le stator comporte un corps constitue par un empilage de toles minces formant une couronne, dont la face interieure est pourvue d'encoches ouvertes vers l'interieur pour recevoir des enroulements de phase. Ces enroulements traversent les encoches du corps du stator et forment des chignons faisant saillie de part et d'autre du corps du stator. Les enroulements de phase sont obtenus par exemple a partir d'un fil continu recouvert d'email ou a partir d'elements conducteurs en forme d'opingles relioes entre elles par soudage. Un dispositif de suivi de la position angulaire du rotor de la machine electrique comporte une cible solidaire de ('arbre de la machine electrique 30 associee a au moins un capteur de mesure de champ magnotique monte sur un support realise generalement dans un materiau plastique. 2 Afin d'assurer le maintien du support de capteurs, it est connu que ce support soit monte serre, au moyen de vis, entre une rondelle motallique et le palier de la machine. II a toutefois oto observe que le plastique du support de capteurs a tendance a se deformer avec les variations importantes de 5 temperatures subies par le palier, de sorte que cela fait perdre le couple de serrage appliqué par la rondelle sur le support. Le support pouvant alors se deplacer par rapport au palier, cela engendre une perte de precision de la mesure de la position angulaire du rotor. La prosente invention vise a remedier efficacement a cet inconvenient en 10 proposant une machine electrique tournante comportant un rotor monte sur un arbre s'etendant suivant un axe correspondant a l'axe de rotation du rotor et au moins un palier comportant un logement recevant un roulement pour le montage a rotation de l'arbre, - ladite machine electrique tournante comportant en outre un dispositif de 15 mesure de la position angulaire du rotor comprenant: - une rondelle cible montoe autour de l'arbre, - un support d'au moins un capteur de mesure de champ magnotique, - une rondelle de maintien du support, ladite rondelle de maintien 20 otant fixoe sur le palier, caracterisee en ce que le dispositif de mesure comporte un moyen de deformation axiale de la rondelle de maintien pour compenser des deformations du support de capteurs notamment dues a des variations de temperature. 25 L'invention permet ainsi, grace a la presence du moyen de deformation axiale de la rondelle de maintien, de garantir le maintien en position du support de capteurs quelles que soient les variations thermiques subies par le palier de la machine electrique tournante. Selon une realisation, le moyen de deformation comporte au moins un plot 30 menage sur le support de capteurs, le plot otant agence pour deformer localement la rondelle de maintien lorsque la rondelle de maintien est fixoe sur le palier. 3 Selon une realisation, le moyen de deformation comporte une pluralito de plots. Selon une realisation, les plots sont disposes circonforentiellement sur le support, de sorte a etre situos entre deux organes de fixation adjacents de la 5 rondelle de maintien sur le palier. Selon une realisation, la rondelle de maintien comporte une portion bomboe destinoe a venir deformer axialement la rondelle de maintien, par appui de ladite portion bomboe sur le support de capteurs lorsque ladite rondelle de maintien est fixoe sur le palier. io Dans certains modes de realisation, it est envisageable de provoir une combinaison de plots menages dans le support de capteurs et de portions bombees monagoes dans la rondelle de maintien. Selon une realisation, ladite machine electrique tournante est agencoe de sorte que Ion rencontre successivement, suivant la direction de l'axe de 15 rotation du rotor, le roulement porte par le palier, la rondelle cible, puis le support de capteurs. Selon une realisation, le palier comporte un logement pour le support de capteurs. Selon une realisation, la rondelle de maintien est configuree pour plaquer 20 une collerette annulaire du support contre un opaulement menage dans le logement du palier. Selon une realisation, le dispositif de mesure de la position angulaire comporte un moyen de blocage en rotation du support par rapport au palier. Le moyen de blocage en rotation peut comporter un creux menage dans le 25 palier destine a recevoir un plot du support ou etre constitue par une saillie realisee dans le palier destinoe a s'inserer dans une creusure de forme correspondante monagoe dans le support. Selon une realisation, le support de capteurs est realise dans un materiau plastique. 4 Selon une realisation, la rondelle de maintien est realisee dans un materiau metallique. Selon une realisation, la rondelle cible s'etend dans un plan perpendiculaire a l'axe de rotation du rotor. 5 Selon une realisation, le capteur de mesure de champ magnotique est agence pour assurer une mesure du champ magnotique genere par la rondelle cible suivant la direction de l'axe de rotation du rotor. Autrement dit, le dispositif de mesure de la position angulaire du rotor est du type a lecture axiale. 10 Selon une realisation, le support porte une pluralito de capteurs de mesure de champ magnotique. Selon une realisation, le ou les capteurs de mesure de champ magnotique sont des capteurs a effet Hall. L'invention sera mieux comprise a la lecture de la description qui suit et a 15 ('examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont donnees qu'a titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. La figure 1 est une vue en perspective d'une machine electrique tournante selon la prosente invention; La figure 2 est une vue en perspective d'une machine electrique tournante 20 selon la prosente invention sans le capot de protection; a figure 3 est une vue en coupe longitudinale de la machine electrique tournante selon la prosente invention; La figure 4 est une vue en perspective du stator et du rotor de la machine electrique tournante selon la prosente invention; 25 La figure 5 est une vue en perspective de la partie arriere de la machine electrique illustrant le montage du support de capteurs de mesure de champ magnotique selon l'invention; 5 La figure 6 est la meme vue que celle de la figure 5 mais sans la rondelle de maintien; La figure 7 est une vue en perspective oclatee de la partie arriere de la machine electrique tournante comportant le dispositif de mesure de la 5 position angulaire du rotor selon la prosente invention; La figure 8 est une vue de cote montrant la deformation axiale de la rondelle de maintien par un plot menage dans le support de capteurs selon la prosente invention. Les elements identiques, similaires, ou analogues, conservent la meme 10 reference d'une figure a I'autre. Dans la suite de la description, on entend par un element "avant", un element situe du cote de l'extromito de I'arbre depassant de la machine (cf. figure 3) et par element "arriere" un element situe du cote oppose. La figure 1 montre une machine electrique tournante 10 comportant un stator 15 polyphase 11 entourant un rotor 12 monte sur un arbre 13 s'etendant suivant un axe X correspondant a I'axe de rotation du rotor 12. Le stator 11 entoure le rotor 12 avec presence d'un entrefer entre Ia poriphorie interne du stator 11 et Ia poriphorie externe du rotor 12. Le stator 11 est monte dans un carter 14 muni d'un palier avant 17 et d'un palier arriere 18. Les paliers avant 17 et 20 arriere 18 comportent chacun un logement de reception 16 d'un roulement 15 afin d'assurer un montage a rotation de l'arbre 13 par rapport au carter 14 de Ia machine electrique. Cette machine electrique 10 pourra par exemple etre destinoe a etre accouploe a une bolte de vitesses appartenant a une chaine de traction de 25 vehicule automobile. La machine electrique 10 est apte a fonctionner dans un mode alternateur pour fournir notamment de l'onergie a la batterie et au reseau de bord du vehicule, et dans un mode moteur, non seulement pour assurer le demarrage du moteur thermique du vehicule, mais egalement pour participer a la traction du vehicule seule ou en combinaison avec le moteur thermique. La puissance de la machine 10 pourra etre comprise entre 10kW 6 et 50kW. Alternativement, la machine electrique 10 pourra etre implantoe sur un essieu du vehicule automobile, notamment un essieu arriere. Plus procisoment, comme on peut le voir sur les figures 3 et 4, le rotor 12 comporte un corps 19 sous la forme d'un paquet de toles. Des aimants 5 permanents 20 sont implantos dans des cavitos 21 du corps 19. Dans l'exemple represents, les aimants 20 sont implantos suivant une configuration en V. Alternativement, les aimants 20 sont implantos radialement a l'interieur des cavitos 21, les faces en vis-a-vis de deux aimants 20 adjacents otant de meme polarite. II s'agit alors d'une 10 configuration a concentration de flux. Les aimants 20 pourront etre en terre rare ou en ferrite selon les applications et la puissance recherchoe de la machine 10. En outre, le rotor 12 comporte deux flasques 22 fixes chacun contre une face d'extromito axiale du rotor 12. Ces flasques 22 assurent une retenue axiale 15 des aimants 20 a l'interieur des cavitos 21 et servent ogalement a oquilibrer le rotor 12. Un ressort 25 peut etre insere a l'interieur de chaque cavito afin de maintenir radialement les aimants 20 a l'interieur des cavitos 21. Par ailleurs, le stator 11 comporte un corps 23 constitue par un paquet de toles ainsi qu'un bobinage 24, tel que montre sur la figure 4. Le corps 23 est 20 forme par un empilement de feuilles de toles indopendantes les unes des autres et maintenues sous forme de paquet au moyen d'un systeme de fixation adapts, tel que des rivets. Le corps 23 est muni de dents 27 delimitant deux a deux des encoches 28 pour le montage du bobinage 24 du stator 11. 25 Le bobinage 24 comporte un ensemble d'enroulements de phase traversant les encoches 28 et formant des chignons 29 s'etendant en saillie de part et d'autre du corps de stator 23. Les enroulements de phase sont obtenus ici a partir d'elements conducteurs en forme d'opingles dont les extromites sont relioes entre elles par exemple par soudage. Alternativement, les 30 enroulements de phase pourront etre obtenus a partir d'un ou plusieurs fils continus. 7 Les enroulements de phase pourront presenter une configuration en otoile de type triphase ou double triphasoe. Ces enroulements sont destines a etre relies a un module electronique de commande par l'intermediaire d'un interconnecteur 32. Ce module de commande comporte un pont de 5 puissance integrant des elements de puissance, tels que des transistors de type MOSFET, ainsi qu'un circuit electronique de controle desdits elements de puissance. Comme on peut le voir sur la figure 2, l'interconnecteur 32 comporte des pattes de connexion 33 destinees a assurer une connexion electrique des 10 sorties de neutre entre elles, et une connexion electrique de chaque sortie de phase avec une borne 34 de l'interconnecteur 32 correspondante. Ces bornes 34 sont destinees a etre connectoes au module electronique de commande procite. Alternativement, l'interconnecteur 32 pourra assurer une connexion en triangle des enroulements de phase. 15 Par ailleurs, une entrée 37 et une sortie 38 de liquide de refroidissement sont agencees pour permettre la circulation du liquide a l'interieur d'une chambre 40 s'etendant suivant la poriphorie externe du stator 11, tel que montre sur la figure 3. Le liquide pourra par exemple etre a base d'eau ou d'huile. La chambre 40 est delimitee par la poriphorie externe du palier avant 17 et la 20 poriphorie interne du palier arriere 18. Deux joints 41 sont situos aux extern itos axiales de la chambre 40 pour en assurer son otancheite. La machine electrique 10 comporte en outre un dispositif de mesure 44 de la position angulaire du rotor 12 du type a lecture axiale. Ce dispositif de mesure 44, visible sur la figure 3, comporte une rondelle cible 45 montoe 25 autour de l'arbre 13. La rondelle cible 45 s'etend dans un plan perpendiculaire a l'axe de rotation X du rotor 12. La rondelle cible 45 est realisee dans un materiau magnotique. En outre, comme on peut le voir sur les figures 5 et 6, au moins un capteur de mesure de champ magnotique 46 est porte par un support 47 realise dans 30 un materiau plastique, notamment en PA6-6. Ce capteur 46 est agence pour assurer une mesure du champ magnotique genera par la rondelle cible 45 suivant la direction de l'axe de rotation X du rotor 12. Autrement dit, le dispositif de mesure 44 de la position angulaire du rotor 12 est du type a 8 lecture axiale. En l'occurrence, on utilise trois capteurs 46 docales angulairement entre eux de fawn reguliere. Les capteurs 46 sont avantageusement des capteurs de type a effet Hall. Ainsi, en fonctionnement, la rotation du rotor 12 fait varier le champ 5 magnotique recu par les differents capteurs 46. Ces capteurs 46 transmettent a une unite de controle des signaux electriques qui sont fonction des niveaux de champ magnotique recus. L'unito de controle traite ces signaux pour en deduire la position du rotor 12 ainsi que sa vitesse correspondant a la derivee de la position en fonction du temps. 10 Comme cela est visible sur la figure 3, la configuration de la machine electrique 10 est telle que Ion rencontre successivement, suivant la direction de l'axe de rotation X du rotor 12, le roulement porte par le palier arriere 18, la rondelle cible 45, puis le support de capteurs 47. Comme on peut le voir sur les figures 6 et 7, le support de capteurs 47 est 15 situe a l'interieur d'un logement 50 du palier arriere 18. Une rondelle de maintien 51 realisee dans un materiau motallique, avantageusement en acier, assure le maintien du support de capteurs 47 contre le palier 18. A cet effet, la rondelle de maintien 51 est fixoe sur le palier 18 au moyen d'organes de fixation 53, tel que des vis, inserees dans des ouvertures 54 20 monagoes dans des oreilles de la rondelle 51 et des trous taraudos 55 correspondants menages dans des colonnettes 56 du palier arriere 18. Ces colonnettes 56 sont issues d'une poriphorie externe d'une paroi annulaire delimitant le logement 50. Le support de capteurs 47 est ainsi monte serre entre la rondelle 51 et le 25 palier 18. En l'occurrence, la rondelle de maintien 51 est configuree pour plaquer une collerette annulaire 58 du support 47 contre un opaulement 59 menage dans le logement 50 du palier 18. Avantageusement, tel que cela est montre sur les figures 7 et 8, un moyen de deformation axiale 61 de la rondelle de maintien 51 permet de compenser 30 des deformations du support 47 notamment dues a des variations de temperature. De preference, le moyen de deformation 61 comporte au moins 9 un plot 62 menage sur le support 47, le plot 62 otant agence pour deformer localement la rondelle 51 lorsque la rondelle 51 est fixoe sur le palier 18, comme cela est illustre par la figure 8. De preference, une pluralito de plots 62 sont disposes circonforentiellement sur le support 47, de sorte a etre 5 situos entre deux organes de fixation 53 adjacents de la rondelle 51 sur le palier arriere 18. Alternativement, comme cela est illustre sur la figure 7, le moyen de deformation 61 est constitue par au moins une portion bomboe 64 monagoe dans la rondelle 51 et destinoe a venir deformer axialement ladite rondelle 51 10 par appui de ladite portion bomboe 64 sur le support 47 lorsque ladite rondelle de maintien 51 est fixoe sur le palier 18. Bien entendu, dans certains modes de realisation, il est possible de prevoir une combinaison de plots 62 menages dans le support 47 et de portions bombees 64 menagees dans la rondelle de maintien 51. 15 Afin de provenir tout deplacement du support 47, il est egalement possible de prevoir un moyen de blocage 65 pour bloquer en rotation du support 47 par rapport au palier 18, tel que montre sur la figure 8. Le moyen de blocage 65 peut comporter un creux menage dans le palier 18 destine a recevoir un plot 62 du support 47 ou etre constitue par une saillie realisee dans le palier 18 20 destinoe a s'inserer dans une creusure de forme correspondante monagoe dans le support 47. L'interconnecteur 32 et la partie arriere de la machine 10 portant le dispositif de mesure 44 sont loges a l'interieur d'un capot de protection 68 visible sur la figure 1. A cet effet, des organes de fixation 69, tels que des vis, traversent 25 des oreilles saillantes 70 trouees menagees en poriphorie externe du capot de protection 68 et situees en regard d'oreilles saillantes 71 trouees de forme correspondante menagees dans le palier arriere 18. Les signaux issus des capteurs 46 du dispositif de mesure 44 sont acheminos vers un connecteur 73 fixo, au moyen de vis 74, sur la face 30 arriere du capot de protection 68 a proximito des bornes de contact de phase 34. 10 Bien entendu, la description qui precede a oto donnoe a titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de ('invention dont on ne sortirait pas en rem placant les differents elements par tous autres equivalents. En outre, les differentes caracteristiques, variantes, et/ou formes de 5 realisation de la prosente invention peuvent etre associoes les unes avec les autres selon diverses combinaisons, REVENDICATIONS1. Machine electrique tournante (10) comportant un rotor (12) monte sur un arbre (13) s'etendant suivant un axe (X) correspondant a I'axe de rotation du rotor (12) et au moins un palier (18) comportant un logement (16) recevant un roulement (15) pour le montage a rotation de I'arbre (13), - ladite machine electrique tournante (10) comportant en outre un dispositif de mesure (44) de Ia position angulaire du rotor (12) comprenant: - une rondelle cible (45) montoe autour de I'arbre (13), - un support (47) d'au moins un capteur (46) de mesure de 10 champ magnotique, - une rondelle de maintien (51) du support (47), ladite rondelle de maintien (51) otant fixoe sur le palier (18), caracterisee en ce que le dispositif de mesure (44) comporte un moyen de deformation axiale (61) de Ia rondelle de maintien (51) pour 15 compenser des deformations du support de capteurs (47) notamment dues a des variations de temperature. 2. Machine electrique tournante selon la revendication 1, caracterisee en ce que le moyen de deformation comporte au moins un plot (62) menage sur le support (47) de capteurs, le plot (62) otant agence pour deformer 20 localement la rondelle de maintien (51) lorsque la rondelle de maintien (51) est fixoe sur le palier (18). 3. Machine electrique tournante selon la revendication 2, caracterisee en ce que le moyen de deformation comporte une pluralito de plots (62). 4. Machine electrique tournante selon la revendication 3, caracterisee 25 en ce que les plots (62) sont disposes circonforentiellement sur le support (47), de sorte a etre situos entre deux organes de fixation adjacents de la rondelle de maintien (51) sur le palier (18). 5. Machine electrique tournante selon la revendication 1, caracterisee en ce que la rondelle de maintien (51) comporte une portion bomboe (64) 30 destinoe a venir deformer axialement la rondelle de maintien (51), par appui de ladite portion bomboe (64) sur le support de capteurs (47) lorsque ladite 12 rondelle de maintien (51) est fixoe sur le palier (18). 6. Machine electrique tournante selon I'une quelconque des revendications 1 a 5, caracterisee en ce qu'elle est agencoe de sorte que Ion rencontre successivement, suivant Ia direction de I'axe (X) de rotation du 5 rotor (12), le roulement (15) porte par le palier (18), Ia rondelle cible (45), puis le support de capteurs (47). 7. Machine electrique tournante selon I'une quelconque des revendications 1 a 6, caracterisee en ce que le palier (18) comporte un logement (50) pour le support de capteurs (47). 8. Machine electrique tournante selon I'une quelconque des revendications 1 a 7, caracterisee en ce que la rondelle de maintien (51) est configuroe pour plaquer une collerette annulaire du support (47) contre un opaulement (59) menage dans le logement du palier (18). 9. Machine electrique tournante selon I'une quelconque des revendications 1 a 8, caracterisee en ce que le dispositif de mesure (44) de la position angulaire comporte un moyen de blocage en rotation du support (47) par rapport au palier (18). 10. Machine electrique tournante selon I'une quelconque des revendications 1 a 9, caracterisee en ce que le support de capteurs (47) est realise dans un materiau plastique. 11. Machine electrique tournante selon I'une quelconque des revendications 1 a 10, caracterisee en ce que la rondelle de maintien (51) est realisee dans un materiau motallique. 12. Machine electrique tournante selon I'une quelconque des revendications 1 a 11, caracterisee en ce que la rondelle cible (45) s'etend dans un plan perpendiculaire a I'axe de rotation du rotor (12). 13. Machine electrique tournante selon I'une quelconque des revendications 1 a 12, caracterisee en ce que le capteur de mesure de champ magnotique (46) est agence pour assurer une mesure du champ magnotique genere par la rondelle cible (45) suivant la direction de I'axe (X) 13 de rotation du rotor (12). 14. Machine electrique tournante selon I'une quelconque des revendications 1 a 13, caracterisee en ce que le support (47) porte une pluralito de capteurs (46) de mesure de champ magnotique. 5 15. Machine electrique tournante selon I'une quelconque des revendications 1 a 14, caracterisee en ce que le ou les capteurs (46) de mesure de champ magnotique sont des capteurs a effet Hall.