Brevet FR3121802A1 — publié le 20221014

Machine électrique (10) comprenant une pièce non rotative (12), une pièce rotative (14), au moins un roulement (15) supportant ladite pièce rotative (14) et un balai de mise à la masse en fibres (18) fixé à ladite pièce non rotative (12), ledit roulement (15) comprenant une bague rotative (16) et une bague non rotative (17) et ledit balai de mise à la masse en fibres (18) comprenant un support (18a) fixé à la pièce non rotative (12) et une pluralité de fibres conductrices (19) ayant une première extrémité (19a) fixée audit support (18a) et une deuxième extrémité libre (19b), opposée à ladite première extrémité (19a), s'étendant vers la pièce rotative (14). La machine électrique (10) comprend un manchon conducteur (20) comprenant une base (21) fixée à la pièce rotative (14) ou à la bague rotative (16) du roulement (15) et une couche conductrice (24) recouvrant au moins partiellement une surface (22b) de la base (21), la deuxième extrémité libre (19b) des fibres conductrices (19) du balai de mise à la masse (18) étant en contact avec ladite couche conductrice (24). Figure 1 Machine électrique comportant un manchon conducteur Domaine technique de l’invention La présente invention concerne une machine électrique rotative comportant un balai de mise à la masse, notamment un balai de mise à la masse en fibres. Les machines rotatives comprennent généralement un boîtier et un arbre rotatif supporté par au moins un roulement. L'alimentation électrique de machines rotatives génère une différence de potentiel électrique entre l'arbre et le boîtier, qui crée à son tour un potentiel électrique entre une bague de roulement intérieure reliée à l'arbre et une bague de roulement extérieure reliée au châssis de la machine. La différence de potentiel entre les bagues de roulement intérieure et extérieure peut conduire à une décharge de courant à travers le roulement. Le courant qui passe à travers le roulement peut endommager les chemins de roulement et les éléments roulants dudit roulement. Des décharges électriques peuvent également engendrer des vibrations qui augmentent le bruit acoustique de la machine. État de la technique antérieure Il est connu de mettre à la masse un arbre rotatif à l'aide d'un balai de mise à la masse, le balai pouvant être conçu au moyen de fibres conductrices. Le balai de mise à la masse est généralement monté sur le châssis de la machine de sorte que les extrémités distales des fibres entrent en contact radial avec la surface extérieure de l'arbre rotatif. La conductivité des fibres crée un trajet électrique parallèle et permet ainsi de maintenir l'arbre au même potentiel électrique que le châssis de la machine. Cela permet également de maintenir les bagues intérieure et extérieure du roulement supportant l'arbre au même potentiel électrique et de réduire considérablement les décharges électriques à travers le roulement. Cependant, même avec ce balai de mise à la masse, la résistance de la surface de l'arbre augmente au cours du temps en raison de l'altération électrique de la surface de l'arbre. En effet, pendant la durée de vie du moteur, une oxydation peut se produire à la surface de l'arbre, par exemple sous l'effet de la chaleur, de l'humidité, du passage d'un courant électrique ou du frottement. En raison de cette altération de la surface de l'arbre, le balai de mise à la masse aura une résistance et une tension de claquage plus élevées que celles du roulement et ne pourra plus créer de trajet parallèle au courant. Le courant passera alors à travers le roulement et l'endommagera considérablement, voire le détruira. Il existe donc un besoin de protéger la surface extérieure de la pièce rotative afin d'éviter toute altération pendant la durée de vie du moteur. Afin de réduire le risque d'oxydation de la surface extérieure de l'arbre, et ainsi rendre maximale sa conductivité, il est connu d'appliquer un revêtement constitué d'une résine, telle que de l'époxy, sur la surface extérieure de l'arbre. Cependant, ce revêtement présente une faible dureté et peut être endommagé ou enlevé par le glissement du balai de mise à la masse. Le but de la présente invention est d'améliorer la protection de la surface de glissement de la pièce rotative. La présente invention a pour objet particulier de fournir une machine électrique comprenant une pièce non rotative, une pièce rotative, au moins un roulement supportant ladite pièce rotative et un balai de mise à la masse en fibres, fixé à ladite pièce non rotative. Ledit roulement comprend une bague rotative et une bague non rotative. Ledit balai de mise à la masse en fibres comprend un support fixé à la pièce non rotative et une pluralité de fibres conductrices ayant une première extrémité fixée audit support et une deuxième extrémité libre, opposée à ladite première extrémité, s'étendant vers la pièce rotative. La machine électrique comprend en outre un manchon conducteur comprenant une base fixée à la pièce rotative ou à la bague rotative du roulement et une couche conductrice recouvrant au moins partiellement une surface de la base faisant face à la deuxième extrémité libre des fibres conductrices du balai de mise à la masse en fibres de façon que ladite deuxième extrémité libre soit en contact avec ladite couche conductrice. Le manchon conducteur fait office de surface de glissement dédiée intégrée pour le balai de mise à la masse et assure une résistance de contact minimale au cours du temps et évite toute altération de la surface de glissement au cours du temps. Le manchon conducteur, et notamment la couche conductrice, fait office de surface de glissement pour l'extrémité libre des fibres du balai de mise à la masse. Selon un mode de réalisation, la base du manchon conducteur comprend une bague annulaire fixée à la pièce rotative ou à la bague rotative du roulement. À titre d'exemple, la bague annulaire est emmanchée à force sur la surface cylindrique extérieure de la pièce rotative. À titre d'exemple, la pièce rotative comprend un épaulement contre lequel prend appui axialement la bague annulaire du manchon conducteur. En variante, le manchon conducteur prend appui axialement contre la bague rotative du roulement. Dans ce cas, le manchon conducteur fait office de surface de glissement pour le balai et d'élément d'espacement pour le roulement. Selon un mode de réalisation, la bague annulaire du manchon conducteur comprend un chemin de roulement toroïdal à l'intérieur duquel font saillie les fibres du balai, au moins ledit chemin de roulement étant recouvert de la couche conductrice. Ledit chemin de roulement contient axialement les fibres du balai. Selon un mode de réalisation, la base du manchon conducteur comprend une partie radiale s'étendant radialement depuis la bague annulaire vers la pièce non rotative, ladite bague annulaire et ladite partie radiale sont reliées par une partie arrondie, et ladite partie radiale du manchon conducteur prend appui axialement contre la bague rotative du roulement. À titre d'exemple, la couche conductrice recouvre la surface extérieure de la partie arrondie et l'extrémité libre des fibres du balai glisse sur ladite partie arrondie. Par conséquent, les fibres du balai peuvent s'étendre dans une direction inclinée vers la partie arrondie. En variante, la couche conductrice peut recouvrir la totalité de la surface extérieure de la base. Les fibres du balai peuvent ainsi venir au contact de la surface extérieure de la bague annulaire ou de la surface latérale de la partie radiale. Selon un mode de réalisation, la bague annulaire du manchon conducteur comprend une nervure de fixation s'étendant radialement depuis une surface latérale de la bague annulaire vers la pièce non rotative, ladite nervure de fixation coopérant avec une rainure prévue sur une surface de la bague rotative du roulement. À titre d'exemple, les nervures de fixation peuvent être annulaires ou peuvent comprendre une pluralité de nervures espacées circonférentiellement. Un sertissage du manchon conducteur sur la bague rotative du roulement permet de simplifier l'assemblage dudit manchon conducteur car aucun contact n'est nécessaire sur la pièce rotative de la machine. Selon un mode de réalisation, la bague annulaire du manchon conducteur est emmanchée à force ou sertie sur la bague rotative du roulement et dans lequel la base du manchon conducteur comprend une partie radiale s'étendant radialement depuis la bague annulaire vers la pièce rotative, au moins ladite partie radiale étant recouverte de la couche conductrice. Ladite partie radiale du manchon conducteur peut prendre appui axialement contre la surface latérale de la bague rotative du roulement. À titre d'exemple, les fibres du balai s'étendent dans une direction inclinée vers la partie radiale. Cette forme particulière du manchon conducteur lui permet d'être compact. Selon un mode de réalisation, la bague rotative comprend une partie axiale s'étendant axialement au-delà de la surface latérale de la bague non rotative, le manchon conducteur, notamment la bague annulaire, étant emmanché à force sur la surface, notamment la surface extérieure, de la partie axiale de la bague rotative. Avantageusement, la couche conductrice est appliquée par placage sur la base du manchon conducteur, par exemple par dépôt électrolytique ou par dépôt sans courant. À titre d'exemple, la base est totalement recouverte de la couche conductrice. Avantageusement, la base du manchon conducteur est constituée d'un matériau métallique, tel que l'acier, l'acier inoxydable, le laiton, l'aluminium, le cuivre, ou d'un matériau polymère tel que le nylon 6 (PA6), le sulfure de polyphénylène (PPS), le nylon 6-6 (PA66), la polyétheréthercétone (PEEK), etc. Avantageusement, la couche conductrice est constituée d'un matériau métallique choisi dans un premier groupe de matériaux nobles comprenant l'or, l'argent, le platine, ou dans un deuxième groupe de matériaux communs comprenant l'étain ou le nickel. À titre d'exemple, la pièce rotative est un arbre et la pièce non rotative est un boîtier. À titre d'exemple, la bague rotative est la bague intérieure et la bague non rotative est la bague extérieure du roulement. Brève description des figures La présente invention et ses avantages seront mieux compris à l'examen de la description détaillée de modes de réalisation spécifiques donnés à titre non limitatif d'exemples et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : est une vue en coupe transversale schématique d'une machine électrique comportant un manchon conducteur selon un premier mode de réalisation de l'invention ; est une vue en coupe transversale schématique d'une machine électrique comportant un manchon conducteur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; est une vue en coupe transversale schématique d'une machine électrique comportant un manchon conducteur selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; est une vue en coupe transversale schématique d'une machine électrique comportant un manchon conducteur selon un quatrième mode de réalisation de l'invention ; est une vue en coupe transversale schématique d'une machine électrique comportant un manchon conducteur selon un cinquième mode de réalisation de l'invention ; est une vue en coupe transversale schématique d'une machine électrique comportant un manchon conducteur selon un sixième mode de réalisation de l'invention ; et est une vue en coupe transversale schématique d'une machine électrique comportant un manchon conducteur selon un septième mode de réalisation de l'invention. Machine électrique (10) comprenant une pièce non rotative (12), une pièce rotative (14), au moins un roulement (15) supportant ladite pièce rotative (14) et un balai de mise à la masse en fibres (18) fixé à ladite pièce non rotative (12), ledit roulement (15) comprenant une bague rotative (16) et une bague non rotative (17), et ledit balai de mise à la masse en fibres (18) comprenant un support (18a) fixé à la pièce non rotative (12) et une pluralité de fibres conductrices (19) ayant une première extrémité (19a) fixée audit support (18a) et une deuxième extrémité libre (19b), opposée à ladite première extrémité (19a), s'étendant vers la pièce rotative (14), caractérisée en ce que la machine électrique (10) comprend en outre un manchon conducteur (20) comprenant une base (21) fixée à la pièce rotative (14) ou à la bague rotative (16) du roulement (15), et une couche conductrice (24) recouvrant au moins partiellement une surface (22b, 26, 28a, 29a) de la base (21), la deuxième extrémité libre (19b) des fibres conductrices (19) du balai de mise à la masse en fibres (18) étant en contact avec ladite couche conductrice (24). Machine électrique (10) selon la revendication 1, dans laquelle la base (21) du manchon conducteur (20) comprend une bague annulaire (22) fixée à la pièce rotative (14) ou à la bague rotative (16) du roulement (15). Machine électrique (10) selon la revendication 2, dans laquelle la base (21) du manchon conducteur (20) comprend une partie radiale (28) s'étendant radialement depuis la bague annulaire (22) vers la pièce non rotative (12), ladite bague annulaire (22) et ladite partie radiale (28) sont reliées par une partie arrondie (29), et ladite partie radiale (28) du manchon conducteur (20) prend appui axialement contre la bague rotative (16) du roulement (15). Machine électrique (10) selon la revendication 2, dans laquelle la bague annulaire (22) du manchon conducteur (20) comprend une nervure de fixation (22e) s'étendant radialement depuis une surface latérale (22d) de la bague annulaire (22) vers la pièce non rotative (12), et ladite nervure de fixation (22e) coopère avec une rainure (16e) prévue sur une surface (16a) de la bague rotative (16) du roulement (15). Machine électrique (10) selon la revendication 2, dans laquelle la base (21) du manchon conducteur (20) comprend une partie radiale (28) s'étendant radialement depuis la bague annulaire (22) vers la pièce rotative (14), au moins ladite partie radiale (28) étant recouverte de la couche conductrice (24). Machine électrique (10) selon la revendication 2, dans laquelle la bague rotative (16) comprend une partie axiale (16f) s'étendant axialement au-delà de la surface latérale (17c) de la bague non rotative (17), le manchon conducteur (20) étant emmanché à force sur la surface de la partie axiale (16f) de la bague rotative (16). Machine électrique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes 2 à 6, dans laquelle la bague annulaire (22) du manchon conducteur (20) comprend un chemin de roulement toroïdal (26) à l'intérieur duquel font saillie les fibres (19) du balai (18), au moins ledit chemin de roulement (26) étant recouvert de la couche conductrice (24). Machine électrique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la couche conductrice (24) est appliquée par placage sur la base (21) du manchon conducteur (20). Machine électrique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la base (21) du manchon conducteur (20) est constituée d'un matériau métallique, tel que l'acier, l'acier inoxydable, le laiton, l'aluminium, le cuivre, ou d'un matériau polymère tel que le nylon 6 (PA6), le sulfure de polyphénylène (PPS), le nylon 6-6 (PA66), la polyétheréthercétone (PEEK). Machine électrique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la couche conductrice (24) est constituée d'un matériau métallique choisi dans un premier groupe de matériaux nobles comprenant l'or, l'argent, le platine, ou dans un deuxième groupe de matériaux communs comprenant l'étain ou le nickel.