Brevet FR3080720A1 — publié le 20191101

MACHINE ÉLECTRIQUE TOURNANTE MUNIE D'UN SYSTEME DE MAINTIEN D'UN FAISCEAU ELECTRIQUE La présente invention porte sur une machine électrique tournante munie d'un système de maintien d'un faisceau électrique. 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 un bobinage. Ce 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. La machine électrique comporte en outre des capteurs, notamment un capteur de température de manière à pouvoir sécuriser la machine électrique en cas de surchauffe et un capteur de position afin de pouvoir appliquer au moment adapté le courant dans les phases du stator. Dans certaines configurations, la présence des capteurs du côté axial opposé par rapport à un connecteur muni d'une interface signal nécessite de faire passer un faisceau électrique à l'extérieur de la machine électrique tournante. Afin d'assurer un maintien de ce faisceau, le document FR3052000 propose d'utiliser un cache apte à venir s'encliqueter sur une forme correspondante 2 ménagée dans les paliers de la machine électrique. Toutefois, une telle configuration n'est pas adaptée à l'intégration de la machine électrique à l'intérieur d'un élément hôte de type boîte de vitesses, dans la mesure où il existe un risque que le cache de maintien du faisceau électrique se détache 5 et détériore les engrenages de la boîte de vitesses. La présente invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant une machine électrique tournante, notamment pour véhicule automobile, comportant: - un rotor monté sur un arbre, 10 - un stator muni d'un corps et d'un bobinage, ledit stator étant monté entre un premier palier et un deuxième palier, au moins un palier comportant un logement de roulement pour le guidage en rotation de l'arbre, les premier et deuxième paliers étant disposés chacun à une extrémité axiale du stator, chaque palier comportant un flasque transversal et une jupe annulaire 15 d'orientation axiale, - un connecteur électrique ayant une interface signal, ledit connecteur électrique étant situé d'un premier côté axial de ladite machine électrique tournante, et - au moins un capteur, le capteur étant situé d'un deuxième côté axial 20 opposé audit premier côté axial et relié au connecteur électrique par l'intermédiaire d'un faisceau électrique, caractérisée en ce que ladite machine électrique tournante comporte en outre un système de maintien radial du faisceau électrique comportant une première portion de maintien monobloc avec la jupe du premier palier et une 25 deuxième portion de maintien monobloc avec la jupe du deuxième palier. L'invention permet ainsi, grâce aux portions de maintien du faisceau électrique monobloc avec la jupe des paliers, d'éviter tout risque de pénétration d'un corps étranger à l'intérieur d'un élément hôte de la boîte de vitesses. L'invention permet en outre de réaliser le système de maintien de 30 manière simple, reproductible, et économique sans faire intervenir de pièce rapportée. Selon une réalisation, la première et la deuxième portions de maintien présentent une section en forme de L. 3 Selon une réalisation, les portions de maintien sont ouvertes l'une vers l'autre. Selon une réalisation, les portions de maintien sont alignées l'une par rapport à l'autre. 5 Selon une réalisation, chaque portion de maintien fait saillie axialement par rapport au bord d'extrémité axial de la jupe. Selon une réalisation, chaque portion de maintien s'étend axialement jusqu'à un bord d'extrémité axial de la jupe. Selon une réalisation, au moins une pièce en matériau élastique disposée 10 autour du faisceau électrique est destinée à s'insérer au moins partiellement dans un espace délimité par une portion de maintien. Selon une réalisation, le faisceau électrique comportant plusieurs fils, la pièce en matériau élastique est destinée à maintenir les fils entre eux. Selon une réalisation, la pièce en matériau élastique s'étend axialement de 15 sorte à faire saillie axiale par rapport à la jupe du palier auquel est associée la portion de maintien recevant ladite pièce et en direction de la jupe de l'autre palier. Selon une réalisation, ladite machine électrique tournante comporte un capteur de mesure de la position angulaire dudit rotor et un capteur de 20 mesure de température de la machine. Selon une réalisation, ladite machine électrique tournante comporte un système de maintien axial du faisceau électrique, ledit système de maintien axial étant monobloc avec le flasque transversal d'un des paliers, l'autre palier étant dépourvu de système de maintien axial. 25 Selon une réalisation, dans la machine assemblée, les deux portions de maintien sont jointives ou espacées entre elles d'une longueur correspondant sensiblement à la section du faisceau électrique. Selon une réalisation, dans la machine assemblée, les deux portions de maintien se chevauchent axialement. 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 perspective d'une machine électrique tournante 5 selon la présente invention; La figure 2 est une vue en coupe longitudinale de la machine électrique tournante selon la présente invention; La figure 3 est une vue en perspective d'un palier de la machine électrique tournante selon l'invention; 10 La figure 4 est une vue détaillée du système de maintien radial du faisceau électrique selon la présente invention; La figure 5 est une vue en perspective détaillée du faisceau électrique assurant la liaison entre un connecteur et les capteurs de position et de température embarqués dans la machine électrique selon l'invention; 15 La figure 6 est une vue détaillée du système de maintien axial du faisceau électrique selon la présente invention; Les éléments identiques, similaires, ou analogues, conservent la même référence d'une figure à l'autre. Les figures 1 et 2 montrent une machine électrique tournante 10 comportant 20 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 est séparé du rotor 12 par un entrefer entre la périphérie interne du stator 11 et la périphérie externe du rotor 12. Le stator 11 est monté entre un palier avant 15 et un palier arrière 16, les deux paliers 15, 16 étant disposés chacun à 25 une extrémité axiale du stator 11. Les paliers 15, 16 sont assemblés entre eux au moyen de tirants destinés à coopérer avec des trous filetés 17 ménagés dans des oreilles saillantes des paliers 15, 16, en sorte que le stator 11 est monté serré entre les deux paliers 15, 16. 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 5 véhicule, et dans un mode moteur, non seulement pour assurer le démarrage du moteur thermique du véhicule, mais également pour participer à la traction du véhicule seule ou en combinaison avec le moteur thermique. 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 10 sont implantés dans des cavités 21 du corps 19. Les aimants 20 pourront être en terre rare ou en ferrite selon les applications et la puissance recherchée de la machine électrique 10. 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 15 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 muni d'encoches sur sa périphérie interne pour la réception du bobinage 24. La machine électrique 10 est refroidie au moyen d'un circuit de refroidissement 26 permettant l'écoulement d'un liquide de refroidissement, 20 en l'occurrence de l'huile, à l'intérieur de la machine 10. A cet effet, le circuit de refroidissement 26 comporte une pompe 27 acheminant l'huile dans un alésage central 28 réalisé dans l'arbre 13 et vers au moins deux orifices 29 débouchant radialement et disposés axialement de part et d'autre du rotor 12 pour diffuser le liquide de refroidissement à l'intérieur de la machine 10. 25 Une telle configuration permet ainsi d'acheminer le liquide de refroidissement vers les deux faces d'extrémité axiale du rotor 12. Le circuit de refroidissement 26 fonctionne en boucle fermée, de telle façon que l'huile est prélevée par la pompe 27 dans un réservoir 30 et est récupérée après circulation dans la machine 10 dans ce réservoir 30. Le réservoir 30 pourra 30 correspondre au volume d'huile contenu dans la boîte de vitesses. En outre, le rotor 12 comporte deux flasques 32 plaqués chacun contre une face d'extrémité axiale du rotor 12. Ces flasques 32 assurent une retenue 6 axiale des aimants 20 à l'intérieur des cavités 21 et servent également à équilibrer le rotor 12. Chaque flasque 32 pourra être muni avantageusement d'au moins un organe de projection 33, constitué par une pale, agencé pour projeter par centrifugation le liquide de refroidissement arrivant sur la face 5 d'extrémité correspondante vers les chignons du bobinage 24. Comme on peut le voir sur la figure 3, chaque palier 15, 16 comporte un flasque transversal 35 qui s'étend dans un plan perpendiculaire par rapport à l'axe X1 du palier destiné à être confondu avec l'axe X de la machine 10. En outre, une jupe annulaire 36 est issue de la périphérie externe du flasque 35. 10 La jupe 36 présente une orientation axiale par rapport à l'axe X1. Au moins un des paliers 15, 16 comporte un logement de roulement 37 pour le guidage en rotation de l'arbre 13. Les paliers 15, 16 comportent également des trous de passage 38 d'un fluide de refroidissement. Comme cela est visible en figure 1, un capteur de position 40 apte à mesurer 15 la position angulaire du rotor 12 est monté autour de l'arbre 13. Ce capteur 40 est disposé du côté du palier arrière 16. Par ailleurs, la machine électrique 10 comporte un connecteur électrique 41 ayant une interface signal. Ce connecteur 41 est monté sur le palier avant 15, c'est-à-dire du côté axial opposé par rapport au capteur 40 monté sur le palier arrière 16. Le capteur 20 40 est relié à l'interface signal du connecteur 41 par l'intermédiaire d'un faisceau électrique 43. Le capteur de température 44 est également relié à l'interface signal du connecteur 41 par l'intermédiaire du faisceau 43. Comme cela est montré sur les figures 1 et 4, un système de maintien 45 assure un maintien radial du faisceau électrique 43 qui s'étend le long de la 25 périphérie externe des jupes 36. Ce système de maintien 45 comporte une première portion de maintien 47 monobloc avec la jupe 36 du palier avant 15 et une deuxième portion de maintien 48 monobloc avec la jupe 36 du palier arrière 16. Par monobloc, on entend le fait qu'une portion de maintien 47, 48 est moulée ou fixée suivant une liaison indémontable, notamment par 30 soudage, avec une jupe 36 du palier 15, 16 correspondant. La première et la deuxième portions de maintien 47, 48 présentent une section en forme de L. Les portions de maintien 47, 48 sont ouvertes l'une vers l'autre. Ainsi, chaque portion de maintien 47, 48 comporte une paroi 50 7 s'étendant, en coupe transversale, radialement par rapport à l'axe X et une paroi 51 s'étendant suivant une direction circonférentielle. Les parois 51 des pièces des portions de maintien 47, 48 sont dirigées l'une vers l'autre tout en étant décalées axialement l'une par rapport à l'autre. 5 Avantageusement, les portions de maintien 47, 48 sont alignées l'une par rapport à l'autre. En outre, une longueur axiale des portions de maintien 47, 48 est au moins égale à trois fois le diamètre du faisceau électrique 43 afin d'assurer un guidage axial efficace du faisceau 43 le long de la machine 10. Dans le mode de réalisation représenté, chaque portion de maintien 47, 48 10 fait saillie axialement par rapport au bord d'extrémité axial de la jupe 36. En variante, chaque portion de maintien 47, 48 s'étend axialement jusqu'à un bord d'extrémité axial de la jupe 36. Dans ce cas, l'extrémité axiale de chaque portion de maintien 47, 48 affleure avec l'extrémité de la jupe 36, sans la dépasser axialement. 15 Par ailleurs, comme cela est représenté sur la figure 5, deux pièces en matériau élastique 52, par exemple en caoutchouc, disposées autour du faisceau 43 sont destinées à s'insérer chacune au moins partiellement dans un espace délimité par une portion de maintien 47, 48. Le faisceau 43 comportant plusieurs fils, les pièces 52 permettent de maintenir 20 les fils entre eux. Pour améliorer le maintien du faisceau 43, une pièce élastique 52 présente un diamètre externe supérieur à l'état non contrait à la hauteur mesurée entre la jupe 36 et la paroi 51 d'une portion de maintien 47, 48. La pièce en matériau élastique 52 pourra s'étendre axialement de sorte à 25 faire saillie axiale par rapport à la jupe 36 du palier 15, 16 auquel est associée la portion de maintien 47, 48 recevant ladite pièce 52 et en direction de la jupe 36 de l'autre palier 15, 16. Dans la machine assemblée, les deux portions de maintien 47, 48 sont jointives ou espacées entre elles d'une longueur correspondant sensiblement 30 à la section du faisceau électrique 43. Alternativement, les deux portions de maintien 47, 48 se chevauchent axialement l'une par rapport à l'autre. 8 La machine électrique 10 pourra comporter également un système de maintien axial 54 du faisceau électrique 43, tel que cela est montré sur les figures 1 et 6. Le système de maintien axial 54 est monobloc avec le flasque transversal 35 du palier arrière 16, l'autre palier 15 étant dépourvu de 5 système de maintien axial. Le système de maintien axial 54 comporte deux plots 55 positionnés de part et d'autre du faisceau électrique 43 et assurant un maintien axial du faisceau électrique 43. Dans l'exemple représenté, les plots 55 assurent le guidage d'une portion coudée du faisceau électrique 43 du capteur. Les plots 55 10 comportent chacun une tête 56 formée par une creusure 57 et contre laquelle vient en appui le faisceau électrique 43 pour empêcher un déplacement axial du faisceau 43 par rapport à l'axe X. Les plots 55 sont espacés l'un de l'autre le long du chemin du faisceau électrique 43. Les creusures 57 des plots 55, qui ont une dimension correspondant à celle du 15 faisceau 43, sont tournées l'une vers l'autre. Un troisième plot creux 58 assure le guidage du faisceau électrique 43 relié au capteur de température 44. 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 20 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. Machine électrique tournante (10), notamment pour véhicule automobile, comportant: - un rotor (12) monté sur un arbre (13), - un stator (11) muni d'un corps (23) et d'un bobinage (24), ledit stator (11) étant monté entre un premier palier (15) et un deuxième palier (16), au moins un palier (15, 16) comportant un logement de roulement (37) pour le guidage en rotation de l'arbre (13), les premier et deuxième paliers (15, 16) étant disposés chacun à une extrémité axiale du stator (11), chaque palier (15, 16) comportant un flasque transversal (35) et une jupe annulaire (36) d'orientation axiale, - un connecteur électrique (41) ayant une interface signal, ledit connecteur électrique (41) étant situé d'un premier côté axial de ladite machine électrique tournante (10), et - au moins un capteur (40, 44), le capteur (40, 44) étant situé d'un deuxième côté axial opposé audit premier côté axial et relié au connecteur électrique (41) par l'intermédiaire d'un faisceau électrique (43), caractérisée en ce que ladite machine électrique tournante (10) comporte en outre un système de maintien radial (45) du faisceau électrique (43) comportant une première portion de maintien (47) monobloc avec la jupe (36) du premier palier (15) et une deuxième portion de maintien (48) monobloc avec la jupe (36) du deuxième palier (16). 2. Machine électrique tournante selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première et la deuxième portions de maintien (47, 48) présentent une section en forme de L. 3. Machine électrique tournante selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les portions de maintien (47, 48) sont ouvertes l'une vers l'autre. 4. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les portions de maintien (47, 48) sont alignées l'une par rapport à l'autre. 10 5. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que chaque portion de maintien (47, 48) fait saillie axialement par rapport au bord d'extrémité axial de la jupe (36). 5 6. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que chaque portion de maintien (47, 48) s'étend axialement jusqu'à un bord d'extrémité axial de la jupe (36). 7. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'au moins une pièce en matériau 10 élastique (52) disposée autour du faisceau électrique (43) est destinée à s'insérer au moins partiellement dans un espace délimité par une portion de maintien (47, 48). 8. Machine électrique tournante selon la revendication 7, caractérisée en ce que le faisceau électrique (43) comportant plusieurs fils, la pièce en 15 matériau élastique (52) est destinée à maintenir les fils entre eux. 9. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 7 à 8, caractérisée en ce que la pièce en matériau élastique (52) s'étend axialement de sorte à faire saillie axiale par rapport à la jupe (36) du palier (15, 16) auquel est associée la portion de maintien (47, 48) 20 recevant ladite pièce (52) et en direction de la jupe (36) de l'autre palier. 10. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'elle comporte un capteur de mesure de la position angulaire (40) dudit rotor (12) et un capteur de mesure de température (44) de la machine. 25 11. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle comporte un système de maintien axial (54) du faisceau électrique (43), ledit système de maintien axial (54) étant monobloc avec le flasque transversal (35) d'un des paliers (15, 16), l'autre palier étant dépourvu de système de maintien axial (54). 30 12. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que dans la machine assemblée, 11 les deux portions de maintien (47, 48) sont jointives ou espacées entre elles d'une longueur correspondant sensiblement à la section du faisceau électrique (43). 13. Machine électrique tournante selon l'une quelconque des 5 revendications 1 à 11, caractérisée en ce que dans la machine assemblée, les deux portions de maintien (47, 48) se chevauchent axialement.