Brevet FR3141014A1 — publié le 20240419

La présente invention propose un flasque pour machine électrique tournante d’axe X comprenant une paroi latérale et une paroi transversale, la paroi latérale comprenant au moins trois surfaces d’appui, les surfaces d’appui étant axiales et circonférentiellement régulièrement réparties autour de l’axe X, chaque surface d’appui axiale étant destinée à être en contact surfacique avec une surface plane d’un réducteur Figure pour l’abrégé : Fig. 3 Flasque pour une machine électrique tournante L’invention concerne notamment un flasque pour une 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. 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 flasques 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. 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 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 puissance peut être accouplée, via une pièce de liaison, à un élément réducteur. L'élément réducteur peut prendre la forme d'une boîte de vitesses du véhicule ou d'un réducteur monté sur un train du véhicule et accouplé à la machine électrique tournante. La machine électrique tournante 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, et/ou pour participer à la traction du véhicule seule ou en combinaison avec le moteur thermique. Afin de réaliser une liaison mécanique entre une machine électrique et la pièce de liaison reliée à l'élément réducteur, des cannelures d'accouplement de l'arbre de la machine électrique coopèrent avec des cannelures complémentaires de la pièce de liaison. Or un mauvais alignement des axes de l’arbre de la machine et de la pièce de liaison lors de l’accouplement de la machine et du réducteur peut endommager la machine lorsque celle-ci est mise en rotation, et détériorer en particulier le roulement. La présente invention vise à permettre d’éviter les inconvénients de l’art antérieur. A cet effet, la présente invention a donc pour objet un flasque pour machine électrique tournante d’axe X comprenant une paroi latérale et une paroi transversale, la paroi latérale comprenant au moins trois surfaces d’appui, les surfaces d’appui étant axiales et circonférentiellement régulièrement réparties autour de l’axe X, chaque surface d’appui axiale étant destinée à être en contact surfacique avec une surface plane d’un réducteur. La présente invention permet donc d’assurer l’alignement des axes de la machine et de l’élément réducteur. Au moins une surface d’appui axiale est avantageusement plane. La paroi latérale est avantageusement munie de trois oreilles s’étendant radialement depuis la paroi latérale, ces trois oreilles étant régulièrement réparties autour de l’axe X, chaque oreille présentant une surface d’appui radiale perpendiculaire à l’axe X, chaque surface d’appui radiale (170) étant destinée à être en contact surfacique avec une autre surface plane d’un réducteur. Chaque oreille comprend avantageusement une ouverture traversante circulaire selon X. Chaque ouverture traversante est radialement alignée avec une surface axiale. Au moins une oreille comprend également une ouverture oblongue traversante selon X. La présente invention a également pour objet un ensemble pour véhicule automobile comportant une machine électrique tournante comprenant un arbre un rotor monté sur l'arbre, un stator, notamment entourant le rotor, un flasque avant selon l’une quelconque des revendications précédentes comportant un roulement assurant un guidage en rotation de l'arbre, l'arbre comportant une extrémité dépassant axialement par rapport au roulement, l'extrémité de l'arbre étant pourvue de cannelures, et un élément réducteur muni d’une pièce de liaison comportant des cannelures complémentaires coopérant avec les cannelures de l'extrémité de l'arbre pour assurer une liaison mécanique entre l'arbre et la pièce de liaison du réducteur, l’élément réducteur étant muni de surfaces planes en contact surfacique avec les surfaces d’appui du flasque. La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d’un flasque dans lequel au moins une surface d’appui est obtenue par usinage. Toutes les surfaces d’appui peuvent avantageusement être obtenues par un unique passage de l’outil d’usinage. Dans le cas d’un flasque muni d’ouvertures traversantes, au moins une ouverture peut être obtenue par simple perçage. La présente invention permet donc d’obtenir simplement un système de repérage pour l’alignement des axes de la machine et du réducteur. La présente invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de mise en œuvre non limitatifs de l’invention et de l’examen des dessins annexés. La représente la machine électrique tournante selon l’invention. La illustre la machine et le réducteur, avec les surfaces d’appui du réducteur. La illustre la machine et le réducteur, avec les surfaces d’appui de la machine. La illustre les surfaces d’appui radiale et axial du flasque. La est une vue de profil des surfaces d’appui radial et axial sur la paroi du flasque. La illustre l’appui du réducteur sur le flasque. La illustre la goupille à travers l’ouverture oblongue du palier. Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent les mêmes références d’une figure à l’autre. De plus, les exemples de réalisation qui sont décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs. Dans la suite de la description, on considère une orientation d'avant vers l'arrière, une orientation allant de gauche à droite sur la . Ainsi, on entend par un élément "avant", un élément situé du côté du roulement avant 9a et par élément "arrière" un élément situé du côté opposé, c’est-à-dire du côté du module électronique de commande 34. Dans la suite de la description, on désigne par axiale la direction de l’axe X, donc une surface axiale comme étant une surface s’étendant le long et autour de l’axe X. On désigne par radiale la direction s’étendant depuis l’axe X dans un plan perpendiculaire à l’axe X, donc une surface radiale comme étant une surface perpendiculaire à l’axe X. On désigne par circonférentielle la direction s’étendant dans un plan perpendiculaire à l’axe X, autour de l’axe X. La montre une machine électrique tournante 100 comportant un stator 1 polyphasé entourant un rotor 2 monté sur un arbre 3 d'axe X correspondant à l'axe de la machine électrique 100. Le stator 1 entoure le rotor 2 avec présence d’un entrefer entre la périphérie interne du stator 1 et la périphérie externe du rotor 2. Le stator 1 est monté dans un carter 4 comportant un flasque avant 5 et un flasque arrière 6. Le flasque avant 5 et le flasque arrière 6 comportent chacun un logement de réception 7, 8 d'un roulement 9a, 9b correspondant qui assure un guidage en rotation de l'arbre 3 traversant la paroi transversale 20 du flasque avant 5. Le stator 1 est monté à l'intérieur du flasque avant 5 entre le stator 1 et paroi latérale 15 du flasque avant 5. Cette machine électrique 100 est destinée à être accouplée à un élément réducteur de vitesse 22 via une pièce de liaison 23 visible en . 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 100. La machine électrique 100 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, le rotor 2 comporte un corps 24 sous la forme d’un paquet de tôles. Des aimants permanents 25 sont implantés dans des cavités 26 du corps 24. Les aimants 25 pourront être en terre rare ou en ferrite selon les applications et la puissance recherchée de la machine. En outre, le rotor 2 comporte deux paliers 28, 29 plaqués chacun contre une face d'extrémité axiale du rotor 2. Ces paliers 28, 29 assurent une retenue axiale des aimants et servent également à équilibrer le rotor 2. Par ailleurs, le stator 1 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 de fixation adapté, tel que des rivets. Le corps de stator 1 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 1. Le bobinage 32 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 être reliées à un module électronique de commande 34. Le module électronique de commande 34 comporte un dissipateur thermique 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 machine électrique tournante 100 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 d'une paroi transversale du flasque arrière 6. Comme on peut le voir sur la , une extrémité avant 47 de l'arbre 3 dépassant axialement par rapport au roulement est pourvue de cannelures 48, ici d'orientation axiale par rapport à l'axe X. Les cannelures 48 de l'extrémité de l'arbre 3 coopèrent avec des cannelures complémentaires 49 de la pièce de liaison 23, illustrée à la . Les cannelures 49 sont ménagées dans une périphérie interne de la pièce de liaison 23 de forme annulaire et d'orientation axiale. Ainsi les dents des cannelures 48, 49 d'un des éléments pénètrent dans les espaces séparant les dents des cannelures 48, 49 de l'autre élément et inversement. Cela permet d'assurer une liaison mécanique en rotation entre l'arbre 3 et la pièce de liaison 23. La pièce de liaison 23 est également liée en rotation avec l'élément réducteur 22, notamment par une liaison à cannelures. La périphérie externe d'une paroi latérale du flasque avant 5 comprend trois excroissances 16 circonférentiellement régulièrement réparties autour de l’axe X, comme illustré à la . Ainsi les trois excroissances 16 s’étendent depuis la périphérie externe de la paroi latérale, de sorte que trois plans contenant l’axe de la machine et coupant la paroi latérale du flasque, décalés de 120° autour de l’axe X coupent chacun une excroissance 16. L’avantage d’avoir trois excroissances et non un anneau tout autour de la circonférence du flasque est de couvrir au minimum la paroi latérale 15 du flasque pour optimiser son refroidissement et entre autre ne pas couvrir les ouïes de passage d’air prévues dans la paroi du flasque. Chaque excroissance 16 présente une surface d’appui axiale 160, c’est-à-dire une surface s’étendant axialement et autour de l’axe X illustrée à la . La surface d’appui axial 160 est avantageusement plane. L’étendue circonférentielle de la surface étant limitée à quelques millimètres, typiquement 8 millimètres ce qui est très petit par rapport à la circonférence du flasque, la surface est assimilable à un plan. Les surfaces axiales du flasque sont avantageusement axialement alignées, c’est-à-dire qu’un plan perpendiculaire à l’axe X coupant une des surfaces axiales coupe les deux autres. L’élément réducteur comprend également trois surfaces axiales planes 51, circonférentiellement régulièrement réparties autour de l’axe de la pièce de liaison de l'élément réducteur. Les trois surfaces axiales 51 sont également axialement alignées et radialement équidistantes de l’axe X’ de la pièce de liaison de sorte que lors de l’assemblage du flasque avec l'élément réducteur, chaque surface d’appui axial 160 du flasque est en appui surfacique contre une surface axiale de l’élément réducteur 51. Ces surfaces d’appui 160, 51 permettent d’aligner l’axe de l’élément réducteur X’ avec l’axe de la machine X, en limitant le jeu radial pour l’alignement par la butée de centrage que forme la surface 160 pour la surface 51. On s’affranchit ainsi du jeu de montage par des vis du réducteur sur le flasque qui, comme seul moyen d’alignement des axes, conduit à un alignement imprécis. Le flasque comprend également trois oreilles 17, s’étendant radialement depuis la paroi latérale. Les trois oreilles 17 sont circonférentiellement régulièrement réparties autour de l’axe X. Ainsi les trois oreilles 17 s’étendent depuis la périphérie externe de la paroi latérale 15, de sorte que trois plans contenant l’axe de la machine et coupant la paroi latérale du flasque décalés de 120° autour de l’axe X coupent chacun une oreille. Chaque oreille 17 présente une surface d’appui radiale 170, perpendiculaire à l’axe X illustrée à la . La surface d’appui radial est avantageusement plane. Ces surfaces d’appui radiales sont avantageusement axialement alignées, c’est-à-dire qu’un plan contenant l’une des surfaces d’appui radiale contient également les autres surfaces d’appui radiales. L'élément réducteur comprend également trois surfaces radiales planes 52 régulièrement réparties autour de l’axe X de la machine, radialement équidistantes de l’axe et axialement alignées. Ainsi lors de l’assemblage de l'élément réducteur avec la machine, chaque surface d’appui radiale 170 est en appui plan contre la surface d’appui radiale 52 en regard, de l'élément réducteur. Un tel appui permet un calage axialement de l'élément réducteur et de la machine. Les appuis plans axial et radial sont illustrés à la figure 5. Chaque oreille 17 présente avantageusement une ouverture traversante circulaire 171 illustrée à la , à travers laquelle est passé un écrou d’assemblage de l'élément réducteur avec la machine. L’ouverture traversante 171 est avantageusement au centre de la surface d’appui 170 radiale qui est avantageusement circulaire. Dans un mode avantageux de réalisation, les surfaces d’appui axiale et radiale sont radialement alignées c’est-à-dire qu’un plan contenant l’axe X de la machine et coupant une excroissance 16 coupe également une ouverture traversante 171. La proximité des surfaces d’appui facilite leur usinage comme expliqué par la suite. La proximité des surfaces permet également de minimiser le jeu de tolérance entre le calage axial et le calage radial des axes X et X’. Les surfaces d’appui axial 51 et radial 52 de l’élément réducteur sont également radialement alignées le long de trois bras de l’élément réducteur illustrés à la . Les surfaces d’appui axial 160 et radiale 170 du flasque sont obtenues par fraisage. La fraise utilisée pour usiner usine deux surfaces d’appui radialement alignées 160 et 170 à la fois en un passage de l’outil d’usinage, sur un secteur typiquement de 30°. L’outil est ensuite radialement éloigné du flasque puis circonférentiellement déplacé autour de l’axe de la machine pour usiner le secteur suivant du flasque. L’avantage d’usiner les deux surfaces d’appui radiale et perpendiculaire alignées à la fois est d’assurer une bonne perpendicularité entre ces deux surfaces de référence, puisqu’on ne bouge pas la pièce à usiner par rapport à l’outil d’usinage donc il n’y a pas de perte de référence. Après le passage de l’outil d’usinage, le profil du flasque dans un plan contenant l’axe X et coupant l’excroissance 16 et l’ouverture 171 est tel qu’illustré à la . La surface de l’appui radiale est dans le même plan qu’une surface radiale 180 de l’excroissance 16. L’excroissance 16 présente donc un muret 18, dû au fait que le fraisage balaye au même niveau axial l’excroissance et l’oreille. La surépaisseur de l’oreille sur laquelle s’étend la surface d’appui 170 permet d’éviter lors de l’appui de la surface 52 côté réducteur toute interférence entre la machine et le réducteur, par la distance D illustrée à la . L’oreille 17 comprend également avantageusement un ouverture oblongue 19, recevant une goupille 19a emmanchée illustrée à la , pour assurer le positionnement angulaire de l’ensemble par rapport au moteur. Les ouvertures circulaire 171 et oblongue 19 sont avantageusement obtenues par simple perçage, sans reprise de côte précise. Ceci est possible du fait de l’alignement très précis déjà obtenu par l’utilisation des surfaces d’appui 160, 170. La réalisation de ces ouvertures d’assemblage et d’alignement angulaire est très facile par simple perçage. Flasque (5) pour machine électrique tournante d’axe X comprenant une paroi latérale (15) et une paroi transversale (20), la paroi latérale (15) comprenant au moins trois surfaces d’appui (160), les surfaces d’appui (160) étant axiales et circonférentiellement régulièrement réparties autour de l’axe X, chaque surface d’appui axiale (160) étant destinée à être en contact surfacique avec une surface plane d’un réducteur. Flasque selon la revendication 1 dans lequel au moins une surface d’appui axiale (160) est plane. Flasque selon l’une quelconque de revendications 1 ou 2 dans lequel la paroi latérale (15) est munie de trois oreilles (17) s’étendant radialement depuis la paroi latérale (15), ces trois oreilles (17) étant régulièrement réparties autour de l’axe X, chaque oreille (17) présentant une surface d’appui radiale (170) perpendiculaire à l’axe X, chaque surface d’appui radiale (170) étant destinée à être en contact surfacique avec une autre surface plane d’un réducteur. Flasque r selon la revendication 3 dans lequel chaque oreille comprend une ouverture traversante (171) circulaire selon X. Flasque selon la revendication 4 dans lequel chaque ouverture traversante (171) est radialement alignée avec une surface axiale (160). Flasque selon l’une quelconque des revendications 3 à 5 dans lequel au moins une oreille (17) comprend également une ouverture oblongue (19) traversante selon X. Ensemble pour véhicule automobile comportant: - une machine électrique tournante (100) comprenant un arbre (3) un rotor (2) monté sur l'arbre, un stator (1), notamment entourant le rotor, - un flasque avant (5) selon l’une quelconque des revendications précédentes comportant un roulement (9a, 9b) assurant un guidage en rotation de l'arbre, - l'arbre (3) comportant une extrémité dépassant axialement par rapport au roulement, l'extrémité de l'arbre étant pourvue de cannelures (48), et - un élément réducteur (22) muni d’une pièce de liaison (23) comportant des cannelures complémentaires (49) coopérant avec les cannelures de l'extrémité de l'arbre (48) pour assurer une liaison mécanique entre l'arbre et la pièce de liaison du réducteur, l’élément réducteur étant muni de surfaces planes (51, 52) en contact surfacique avec les surfaces d’appui (160, 170) du flasque. Procédé de fabrication d’un flasque selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel au moins une surface d’appui est obtenue par usinage. Procédé selon la revendication 8 dans lequel toutes les surfaces d’appui sont obtenues par un unique passage de l’outil d’usinage. Procédé selon l’une des revendications 8 ou 9 dans lequel, dans le cas d’un flasque muni d’ouvertures traversantes, au moins une ouverture est obtenue par simple perçage.