Brevet FR3086124A1 — publié le 20200320

ENSEMBLE À MACHINE ÉLECTRIQUE TOURNANTE ET ÉLÉMENT RÉDUCTEUR ÉVITANT LES INFILTRATIONS DANS LA MACHINE ÉLECTRIQUE TOURNANTE La présente invention porte sur un ensemble à machine électrique tournante et élément réducteur évitant les infiltrations dans la machine électrique tournante. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les machines électriques réversibles de forte puissance pouvant fonctionner en mode alternateur et en mode moteur accouplées avec un élément réducteur. io De façon connue en soi, les machines électriques tournantes comportent un stator et un rotor solidaire d'un arbre. 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 15 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. 20 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 un bobinage. Le bobinage est obtenu 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. Le 25 bobinage comporte des enroulements de phase connectés en étoile ou en triangle dont les sorties sont reliées à un module électronique de commande. Dans certains types de chaînes de traction de véhicule automobile assurant la transmission de la puissance mécanique du moteur thermique vers les roues du véhicule, une machine électrique tournante réversible de forte 30 puissance peut être accouplée à un élément réducteur. L'élément réducteur peut prendre la forme d'une boîte de vitesses du véhicule ou d'un réducteur 2 monté sur un train du véhicule et relié mécaniquement à la machine électrique tournante. Suivant certaines configurations, le palier avant de la machine électrique fait office de couvercle pour fermer une chambre délimitée par un carter de 5 l'élément réducteur et contenant une interface de liaison entre l'arbre de la machine électrique et un arbre de l'élément réducteur. Cette chambre étant soumise à des projections de liquide de lubrification, tel de l'huile ou de la graisse, utilisé pour assurer une lubrification des composants de l'élément réducteur, il existe un risque d'observer des tu intrusions de corps étranger de type liquide (huile, graisse ...) ou solide (limaille de fer...) à l'intérieur de la machine électrique. Les intrusions de liquide ont pour conséquence directe d'endommager le module électronique de commande, tandis que les intrusions solides sont susceptibles d'endommager la partie mécanique de la machine électrique en particulier 15 les roulements et l'entrefer. La présente invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant un ensemble pour véhicule automobile, comportant: - une machine électrique tournante comprenant: - un arbre, 20 - un rotor monté sur l'arbre, - un stator, notamment entourant le rotor, - un palier comportant un logement de réception d'un roulement assurant un guidage en rotation de l'arbre, - un élément réducteur muni d'un carter, 25 caractérisé en ce que: - le palier est agencé pour fermer une chambre délimitée par le carter, ladite chambre étant soumise à une projection de liquide de refroidissement et/ou de lubrification, - la machine électrique tournante comportant un joint d'étanchéité interposé 30 radialement entre l'arbre de la machine électrique tournante et le palier, - le joint d'étanchéité étant agencé pour empêcher le liquide de refroidissement et/ou de lubrification de passer de la chambre vers l'intérieur de la machine électrique tournante. 3 Selon une réalisation, le joint d'étanchéité présente une forme annulaire. Selon une réalisation, le joint d'étanchéité est un joint à lèvre. Selon une réalisation, le joint à lèvre comporte une portion externe en appui contre une portée annulaire du palier et une lèvre interne en contact 5 contre l'arbre. Selon une réalisation, à partir d'une jonction avec la portion externe, la lèvre interne s'étend en direction de la chambre. Selon une réalisation, la chambre contient une interface de liaison entre l'arbre de la machine électrique tournante et un arbre de l'élément réducteur. ui Selon une réalisation, l'interface de liaison est dépourvue de joint d'étanchéité. Selon une réalisation, un joint d'étanchéité supplémentaire est monté entre le carter de l'élément réducteur et le palier de la machine électrique tournante. Selon une réalisation, l'élément réducteur est une boîte de vitesses de 15 véhicule automobile. Selon une réalisation, l'élément réducteur est un réducteur monté sur un train du véhicule et accouplé à la machine électrique tournante. 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 zo titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. La figure 1 est une vue en perspective de la machine électrique tournante selon la présente invention; La figure 2 est une vue en coupe longitudinale de la machine électrique tournante selon l'invention; 25 La figure 3 est une vue en perspective d'une machine électrique tournante accouplée à un élément réducteur pour former un ensemble selon l'invention; 4 La figure 4 est une vue en coupe détaillée du joint à lèvre visant à assurer l'étanchéité entre l'élément réducteur et la machine électrique tournante de l'ensemble selon l'invention. Les éléments identiques, similaires, ou analogues, conservent la même 5 référence d'une figure à l'autre. Dans la suite de la description, on considère une orientation d'avant vers l'arrière, une orientation allant de gauche à droite sur les figures 1 et 2. Ainsi, on entend par un élément "avant", un élément situé du côté du roulement avant 19 et par élément "arrière" un élément situé du côté opposé, c'est-à- dire du côté du module électronique de commande 34. Les figures 1 et 2 montrent une machine électrique tournante 10 comportant un stator 11 polyphasé entourant un rotor 12 monté sur un arbre 13 d'axe X correspondant à l'axe de la machine électrique 10. 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 stator 11 est monté dans un carter 14 comportant un palier avant 15 et un palier arrière 16. Le palier avant 15 et le palier arrière 16 comportent chacun un logement de réception 17, 18 d'un roulement 19, 20 correspondant qui assure un guidage en rotation de l'arbre 13. Cette machine électrique 10 est destinée à être accouplée à un élément réducteur de vitesse 22. L'élément réducteur 22 pourra prendre la forme d'une boîte de vitesses de véhicule automobile ou d'un réducteur monté sur un train du véhicule et accouplé à la machine électrique tournante 10. La machine électrique 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, pour assurer le démarrage du moteur thermique du véhicule, et le cas échéant pour participer à la traction du véhicule seule ou en combinaison avec le moteur thermique. La puissance de la machine pourra par exemple être comprise entre 15kW et 50kW. Plus précisément, comme visible sur la figure 2, le rotor 12 comporte un corps 24 sous la forme d'un paquet de tôles. Des aimants permanents 25 5 sont implantés dans des cavités 26 du corps 24. Les aimants 25 pourront étre en terre rare ou en ferrite selon les applications et la puissance recherchée de la machine électrique 10. En outre, le rotor 12 comporte deux flasques 28, 29 plaqués chacun contre 5 une face d'extrémité axiale du rotor 12. Ces flasques 28, 29 assurent une retenue axiale des aimants 25 et servent également à équilibrer le rotor 12. Par ailleurs, le stator 11 comporte un corps 31 constitué par un paquet de tôles ainsi qu'un bobinage 32. Le corps 31 est formé par un empilement de feuilles de tôles maintenues sous forme de paquet au moyen d'un système 10 de fixation adapté, tel que des rivets. Le corps de stator 11 est muni de dents délimitant des encoches pour le montage du bobinage 32. Le bobinage 32 comporte un ensemble d'enroulements de phase traversant les encoches et formant des chignons s'étendant en saillie de part et d'autre du corps de stator 11. Le bobinage 32 15 est obtenu ici à partir d'éléments conducteurs en forme d'épingles reliés entre eux par exemple par soudage. Le bobinage 32 comporte des enroulements de phase de type double triphasés connectés en étoile et/ou en triangle. Des sorties de phase sont destinées à étre reliées à un module électronique de commande 34. 20 Le module électronique de commande 34 comporte un dissipateur thermique 35 sur lequel sont fixés notamment des modules de puissance 36, par exemple par vissage. Ces modules de puissance 36 intègrent de façon connue en soi des interrupteurs, prenant par exemple la forme de transistors de type MOS, permettant d'assurer une commande des phases de la 25 machine électrique tournante 10 en mode moteur ou en mode alternateur. La commutation de ces transistors est pilotée par une unité de contrôle. Le module électronique de commande 34 est monté plaqué, via le dissipateur thermique 35, contre la face arrière du palier arrière 16. Avantageusement, la machine électrique 10 comporte un circuit de 30 refroidissement 38 ayant une entrée 39 et d'une sortie 40 de liquide de refroidissement, tel qu'un liquide à base d'eau ou d'huile. Le circuit de refroidissement 38 présente une chambre de refroidissement 41 ménagée 6 dans la masse du dissipateur thermique 35 et une chambre de refroidissement 42 entourant le stator 11. La chambre de refroidissement 42 pourra être délimitée par la périphérie externe d'une paroi annulaire du palier avant 15 et la périphérie interne d'une paroi annulaire du palier arrière 16. Cette chambre de refroidissement 42 est fermée à ses extrémités axiales via deux joints 46 de type torique. Le stator 11 est monté fretté à l'intérieur du palier avant 15 de manière à établir un contact intime entre la périphérie externe du corps de stator 31 et la périphérie interne de la paroi latérale du palier avant 15. 10 Suivant certaines configurations, le palier avant 15 est agencé pour fermer une chambre 47 délimitée par un carter 48 de l'élément réducteur 22, tel que cela est montré sur la figure 3. Cette chambre 47 est soumise à une projection de liquide de lubrification et/ou de refroidissement de l'élément réducteur 22, tel que de l'huile ou de la graisse. 15 En l'occurrence, le carter 48 comporte une portion tubulaire 49 autorisant le passage d'un arbre 50 de l'élément réducteur 22. La portion tubulaire 49 est prolongée par une paroi transversale 51. Une jupe annulaire 52 est issue de la périphérie externe de la paroi transversale 51. La chambre 47 délimitée par la paroi transversale 51 et la jupe 52 du carter 20 48 est fermée à une extrémité axiale par le palier avant 15. Cette chambre 47 contient une interface de liaison 54 entre l'arbre 13 de la machine électrique 10 et l'arbre 50 de l'élément réducteur 22. A cet effet, l'arbre 50 présente une extrémité cannelée 55 coopérant avec une portion interne cannelée de forme complémentaire d'un manchon 56. L'interface de liaison 25 54 comporte en outre un train épicycloïdal 57 relié d'une part au manchon 56 et d'autre part à l'arbre 50 de l'élément réducteur 22. L'interface de liaison 54 est dépourvue de joint. Par ailleurs, le palier avant 15 comporte une paroi transversale 59 comportant le logement 17 central de réception du roulement 19 et une jupe 30 annulaire 60 issue de la périphérie externe de la paroi transversale 59. La jupe annulaire 60 constitue la paroi interne de la chambre de refroidissement 42. 7 Un joint d'étanchéité 61, notamment de type torique, est monté entre le carter 48 de l'élément réducteur 22 et le palier avant 15 de la machine électrique 10. Le joint d'étanchéité 61 est par exemple interposé radialement entre un rebord annulaire 62 du palier avant 15 et une périphérie interne de 5 la jupe 52 du carter 48. Le rebord 62 et la jupe 60 du palier avant 15 s'étendent de part et d'autre de la paroi 59 suivant deux directions axiales opposées l'une par rapport à l'autre. Le rebord 62 est inséré à l'intérieur de la jupe 52 du carter 48, de sorte qu'une portion externe du palier avant 15 vient en contact avec une extrémité axiale du carter 48 de l'élément réducteur 22. 10 En outre, un joint d'étanchéité 64 est interposé radialement entre l'arbre 13 de la machine électrique 10 et le palier avant 15. Ce joint d'étanchéité 64 est agencé pour empêcher le liquide de refroidissement et/ou de lubrification de l'élément réducteur 22 de passer de la chambre 47 vers l'intérieur de la machine électrique 10. 15 Ce joint d'étanchéité 64, globalement de forme annulaire, est de préférence un joint à lèvre. Comme on peut le voir sur la figure 4, le joint à lèvre 64 comporte une portion externe 65 en appui contre une portée annulaire du palier avant 15 et une lèvre interne 67 en contact contre l'arbre 13. A partir d'une jonction avec la portion externe 65, la lèvre 67 s'étend en direction de 20 l'extrémité 55 de l'arbre 13 pourvue de cannelures. Autrement dit, la lèvre 67 s'étend en direction de la chambre 47 et non vers l'intérieur de la machine électrique 10. 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 25 en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents. En outre, les différentes caractéristiques, variantes, et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons, REVENDICATIONS1. Ensemble pour véhicule automobile, comportant: - une machine électrique tournante (10) comprenant: - un arbre (13), - un rotor (12) monté sur l'arbre (13), - un stator (11), notamment entourant le rotor (12), - un palier (15) comportant un logement de réception (17) d'un roulement (19) assurant un guidage en rotation de l'arbre (13), - un élément réducteur (22) muni d'un carter (48), caractérisé en ce que: - le palier (15) est agencé pour fermer une chambre (47) délimitée par le carter (48), ladite chambre (47) étant soumise à une projection de liquide de refroidissement et/ou de lubrification, - la machine électrique tournante (10) comportant un joint d'étanchéité (64) interposé radialement entre l'arbre (13) de la machine électrique tournante (10) et le palier (15), - le joint d'étanchéité (64) étant agencé pour empêcher le liquide de refroidissement et/ou de lubrification de passer de la chambre (47) vers l'intérieur de la machine électrique tournante (10). 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisée en ce que le joint d'étanchéité (64) présente une forme annulaire. 3. Ensemble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité (64) est un joint à lèvre. 4. Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que le joint à lèvre (64) comporte une portion externe (65) en appui contre une portée annulaire du palier (15) et une lèvre interne (67) en contact contre l'arbre (13). 5. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'à partir d'une jonction avec la portion externe (67), la lèvre interne (67) s'étend en direction de la chambre (47). 6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la chambre (47) contient une interface de liaison (54) entre l'arbre 9 (13) de la machine électrique tournante (10) et un arbre (50) de l'élément réducteur (22). 7. Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'interface de liaison (54) est dépourvue de joint d'étanchéité. 5 8. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un joint d'étanchéité (61) supplémentaire est monté entre le carter (48) de l'élément réducteur (22) et le palier (15) de la machine électrique tournante (10). 9. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en w ce que l'élément réducteur (22) est une boîte de vitesses de véhicule automobile. 10. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'élément réducteur (22) est un réducteur monté sur un train du véhicule et accouplé à la machine électrique tournante (10). 15