Brevet FR3152663A1 — publié le 20250307

[Ensemble de brosse de mise à la terre] L’ensemble 20 de brosse de mise à la terre comprend une brosse 30 de mise à la terre pourvue d’une pluralité de fibres conductrices 31 et d’un support 32 à l’intérieur duquel sont montées les fibres conductrices, et une plaque de montage 40 de brosse qui est solidaire du support 32 de la brosse. L’ensemble comprend en outre une rondelle d’espacement 50 supportée par la plaque de montage 40 et disposée axialement du côté opposé à la brosse 30 relativement à ladite plaque de montage. Référence : Figure 5 Ensemble de brosse de mise à la terre Domaine technique de l’invention La présente invention concerne le domaine des dispositifs de mise à la terre pour contrôler le courant d’arbre généré dans des moteurs ou machines électriques, et notamment les ensembles de brosses de mise à la terre. Etat de la technique antérieure Dans un moteur ou une machine électrique, au moins un palier à roulement est monté entre le carter du moteur ou de la machine électrique et l’arbre rotatif afin de supporter cet arbre. En fonctionnement lorsque l’arbre est en rotation, une différence de potentiel électrique peut apparaître entre celui-ci et le carter du moteur ou de la machine électrique, ce qui génère un courant électrique entre la bague intérieure du palier à roulement qui est solidaire de l’arbre, et la bague extérieure solidaire du carter. Le courant électrique traversant les composants du palier à roulement peut endommager ces composants, notamment les éléments roulants et les chemins de roulement ménagés sur les bagues intérieure et extérieure. Les décharges électriques peuvent également générer des vibrations. Pour remédier à ces inconvénients, il est connu de mettre à la terre ou à la masse l’arbre rotatif en utilisant une brosse ou un balai de mise à la terre comportant des fibres conductrices. La brosse de mise à la terre est généralement montée dans l’alésage du carter du moteur électrique de telle sorte que les extrémités libres des fibres sont en contact radial avec la surface extérieure de l’arbre rotatif. Grace à la conductivité des fibres, la brosse est maintenue au même potentiel électrique que le carter du moteur électrique. Les bagues intérieures et extérieures du palier à roulement se retrouvent également au même potentiel électrique, ce qui réduit, voire supprime, les décharges électriques problématiques à travers le palier à roulement. Pour plus de détail sur la conception d’un tel ensemble de brosse de mise à la terre, on pourra par exemple se référer au document US-A1-2021/0021180, qui décrit un ensemble comprenant une brosse de mise à la terre pourvue d’une pluralité de fibres conductrices, d’un support à l’intérieur duquel sont montées les fibres conductrices, et d’une plaque de montage annulaire comprenant une pluralité de languettes de retenue radiale et axiale du support. En fonction du positionnement axial relatif de l’ensemble de brosse de mise à la terre et du palier, il peut se produire pendant le fonctionnement de la machine électrique des contacts entre d’une part les fibres conductrices de l’ensemble et d’autre part les éléments roulants et/ou la bague intérieure du palier. Ceci peut endommager le palier. La présente invention vise à remédier à cet inconvénient. L’invention concerne un ensemble de brosse de mise à la terre comprenant une brosse de mise à la terre pourvue d’une pluralité de fibres conductrices et d’un support à l’intérieur duquel sont montées les fibres conductrices. L’ensemble comprend également une plaque de montage de brosse qui est solidaire du support de la brosse. Selon une caractéristique générale, l’ensemble comprend en outre une rondelle d’espacement supportée par la plaque de montage et disposée axialement du côté opposé à la brosse relativement à ladite plaque de montage. Avec cette conception, le risque de contact entre les fibres conductrices de l’ensemble et le palier est limité. En effet, la rondelle d’espacement permet de maintenir un espacement axial entre la plaque de montage de l’ensemble et le palier ou le carter. Avantageusement, la rondelle d’espacement s’étend axialement en saillie par rapport à la plaque de montage. Ainsi, on limite encore le risque de contact entre les fibres conductrices de l’ensemble et le palier. De préférence, la rondelle d’espacement est réalisée en matériau électriquement isolant, i.e. électriquement non conducteur. Ceci permet d’éviter la dissipation des charges électriques vers le palier en cas de contact entre celui-ci et l’ensemble. Selon une conception particulière, la rondelle d’espacement est annulaire. Alternativement, la rondelle d’espacement peut être ouverte en un point de sa circonférence. La plaque de montage peut comprendre une portion radiale contre laquelle sont montées axialement en appui de part et d’autre la brosse et la rondelle d’espacement. La plaque de montage peut comprendre au moins une portion de montage s’étendant au moins axialement à partir de la portion radiale et sur laquelle est montée la rondelle d’espacement. Ladite portion de montage peut prolonger un bord de petit diamètre de la portion radiale de la plaque de montage. Dans un mode de réalisation particulier, la plaque de montage comprend une pluralité de languettes de retenue du support de la brosse s’étendant à partir de la portion radiale. Dans un mode de réalisation, la plaque de montage comprend au moins une portion de centrage prolongeant au moins axialement la portion radiale, décalée radialement vers l’extérieur par rapport au support et pourvue d’une surface extérieure définissant le diamètre extérieur de la plaque de montage. La plaque de montage peut être réalisée en une seule pièce. De préférence, la rondelle d’espacement affleure ou reste en retrait radialement par rapport à la surface extérieure de la portion de centrage. Ceci permet de faciliter le montage de l’ensemble à l’intérieur du carter associé. L’invention concerne également un moteur électrique comprenant un carter, un arbre et au moins un ensemble de brosse de mise à la terre tel que défini précédemment et monté radialement entre le carter et l’arbre, les fibres conductrices de la brosse dudit ensemble étant en contact avec l’arbre. Brève description des figures La présente invention sera mieux comprise à l’étude de la description détaillée d’un mode de réalisation, pris à titre d’exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés sur lesquels : FIG. 1 est une vue en coupe axiale d’un ensemble de brosse de mise à la terre monté radialement entre un arbre rotatif et un carter de moteur électrique, FIG. 2 FIG. 3 sont des vues en perspective d’un ensemble de brosse de mise à la terre selon un exemple de réalisation de l’invention, FIG. 4 est une vue de face de l’ensemble de brosse de mise à la terre des figures 2 et 3, FIG. 5 est une vue en coupe selon l’axe V-V de la FIG. 4 , et FIG. 6 est une vue en coupe selon l’axe VI-VI de la FIG. 4 . Description détaillée de l’invention Sur la FIG. 1 est représentée, en coupe axiale, une partie d’un moteur 10 ou machine électrique comprenant un carter 12 fixe, un arbre rotatif 14, d’axe X-X, supporté radialement par un palier 16 à roulement. Le palier 16 est monté radialement entre le carter 12 et l’arbre rotatif 14. Le palier est ici du type à billes. Alternativement, il est possible de prévoir d’autres éléments roulants, ou encore un palier lisse. Le moteur 10 comprend en outre un ensemble 20 de brosse de mise à la terre monté radialement entre l’alésage 12a du carter 12 et la surface cylindrique externe 14a de l’arbre rotatif 14. L’ensemble 20 de brosse de mise à la terre permet de dissiper en continu les charges électriques qui s’accumulent sur l’arbre 14 du moteur pendant le fonctionnement du moteur en les transférant vers le carter 12. En référence aux figures 2 à 6, il va maintenant être décrit un ensemble 20 de brosse de mise à la terre selon un exemple de réalisation de l’invention. L’ensemble 20 de brosse de mise à la terre présente une forme générale annulaire. L’ensemble 20 comprend une brosse 30 de mise à la terre et une plaque de montage 40 de brosse configurée pour centrer radialement ladite brosse 30. Comme cela sera décrit plus en détail par la suite, l’ensemble 20 comprend également une rondelle 50 d’espacement supportée par la plaque de montage 40. La brosse 30 comprend une pluralité de fibres individuelles conductrices 31 destinées à venir autour de l’arbre rotatif du moteur. Les fibres conductrices 31 peuvent être réalisées en carbone, acier inoxydable, plastiques conducteurs, tels que des fibres acryliques ou en nylon. La brosse 30 comprend en outre un organe de maintien ou support 32 à l’intérieur duquel sont montées les fibres conductrices 31. Dans l’exemple de réalisation illustré, le support 32 se présente sous la forme d’un anneau ouvert. Le support 32 peut être réalisé par découpe et emboutissage. Le support 32 est réalisé en matériau électriquement conducteur, tel que par exemple en aluminium, acier inoxydable, bronze, cuivre ou autre matériau. Alternativement, le support 32 peut être réalisé en matériau électriquement non conducteur avec un revêtement conducteur ou une peinture conductrice. Comme illustré plus visiblement aux figures 5 et 6, le support 32 comprenant une portion de montage 34 axiale et deux flancs latéraux 36, 38 opposés s’étendant à partir de la portion de montage 34 vers l’intérieur et enserrant axialement les fibres conductrices 31. Les fibres conductrices 31 sont axialement en appui de part et d’autre contre les flancs latéraux 36, 38. Les fibres conductrices 31 sont axialement en appui de part et d’autre contre les faces internes des flancs latéraux 36, 38. La portion de montage 34 et les deux flancs latéraux 36, 38 délimitent un canal ouvert radialement du côté intérieur et à l’intérieur duquel sont situées en partie les fibres conductrices 31. Dans l’exemple illustré, les fibres conductrices 31 sont pliées autour d’un fil de liaison 39 du support 32. L’extrémité distale libre des fibres conductrices 31 est destinée à venir en contact radial avec la surface extérieure de l’arbre rotatif du moteur. L’extrémité proximale des fibres conductrices 31 est en contact radial avec la portion de montage 34 du support. Le flanc latéral 36 prolonge une extrémité de la portion de montage 34 et le flanc latéral 38 prolonge l’extrémité opposée de celle-ci. Les flancs latéraux 36, 38 s’étendent obliquement vers l’intérieur à partir de la portion de montage 34. Les flancs latéraux 36, 38 sont symétriques entre eux par rapport à un plan radial médian du support 32. La portion de montage 34 s’étend ici axialement. Alternativement, la portion de montage 34 pourrait s’étendre obliquement. Comme indiqué précédemment, la brosse 30 se présente sous la forme d’un anneau ouvert, tel que notamment visible sur les figures 2 et 3. Ceci permet à la brosse de s’adapter à différents diamètres de l’arbre du moteur. De manière générale, les extrémités de la brosse ne sont pas fixées l’une à l’autre. En variante, il reste possible de fixer l’une à l’autre ces extrémités de la brosse 30. En se référant aux figures 2, 5 et 6, la plaque de montage 40 comprend une portion radiale 42 annulaire, et une pluralité de languettes 44 de centrage s’étendant à partir de la portion radiale 42. La portion radiale 42 de la plaque de montage est axialement en appui contre le support 32 de la brosse 30. Plus précisément, la portion radiale 42 est axialement en appui contre le flanc latéral 36 du support. Les languettes 44 sont espacées les unes par rapport aux autres dans le sens circonférentiel, ici de manière régulière. Alternativement, il pourrait être possible de prévoir un espacement circonférentiel irrégulier. Dans l’exemple de réalisation illustré, les languettes 44 sont au nombre de huit. Alternativement, il est possible de prévoir un nombre supérieur ou encore inférieur de languettes 44. Il est possible de prévoir deux languettes 44, ou au moins quatre languettes. De préférence, le nombre de languettes 44 est au moins égal à deux. Chaque languette 44 s’étend axialement en saillie par rapport à la portion radiale 42. Chaque languette 44 entoure localement radialement le support 32 de la brosse 30 et est en contact radial avec la portion de montage 34 dudit support. Le support 32 est maintenu axialement en appui contre la portion radiale 42 de la plaque de montage par les languettes 44. Les languettes 44 permettent de retenir axialement et radialement la brosse 30 de mise à la terre. Le flanc latéral 36 du support est en appui contre la portion radiale 42 de la plaque de montage et le flanc latéral 38 est en appui contre les languettes 44. Les languettes 44 sont ici identiques entre elles. Comme illustré plus visiblement à la FIG. 5 , chaque languette 44 est pourvue d’une portion axiale s’étendant axialement à partir de la portion radiale 42, entourant localement radialement le support 32 et est en contact radial avec celui-ci, et d’une portion repliée à l’extrémité libre de la portion axiale. La portion repliée 44b de chaque languette permet de retenir axialement le support 32 de la brosse 30 de mise à la terre. La portion repliée 44b de chaque languette est en contact axial contre le flanc latéral 38 du support. La plaque de montage 40 de la brosse comprend également une pluralité de pattes 46 de centrage s’étendant à partir de la portion radiale 42 et espacées les unes par rapport aux autres dans le sens circonférentiel. Une échancrure 48 ( FIG. 2 ) est formée sur la portion radiale 42 entre chaque paire de pattes 46 immédiatement successives. Les pattes 46 sont formées par découpe et pliage de la portion radiale 42. Chaque patte 46 prolonge axialement la portion radiale 42. Les pattes 46 s’étendent obliquement à partir d’un bord de grand diamètre de la portion radiale 42. Les pattes 46 s’étendent axialement du même côté que les languettes 44. Chaque patte 46 entoure localement radialement le support 32 de la brosse 30 en restant à distance de celui-ci. Les pattes 46 sont décalées radialement vers l’extérieur en partie par rapport aux languettes 44. Les pattes 46 sont ici identiques entre elles. Les pattes 46 définissent le diamètre extérieur de la plaque de montage 40. Chaque patte 46 s’étend ici obliquement. Alternativement, les pattes 46 pourraient s’étendre axialement. Chaque patte 46 se présente sous la forme d’une portion de cylindre. L’alésage de chaque patte 46 est espacé radialement du support 32 d’une distance radiale non nulle. Les surfaces extérieures des pattes 46 définissent le diamètre extérieur de la plaque de montage 40. Les pattes 46 permettent le centrage de la plaque de montage après montage dans l’alésage du carter du moteur électrique associé. Comme illustré aux figures 2 et 4, les pattes 46 sont espacées les unes par rapport aux autres dans le sens circonférentiel, ici de manière régulière. Alternativement, il pourrait être possible de prévoir un espacement circonférentiel irrégulier. Chaque patte 46 est située dans le sens circonférentiel entre deux languettes 44 immédiatement successives. Chaque patte 46 est espacée dans le sens circonférentiel des deux languettes 44 immédiatement adjacentes. Chaque patte 46 présente ici une dimension circonférentielle supérieure à celle des languettes 44. En se référant de nouveau aux figures 5 et 6, la plaque de montage 40 comprend encore une portion de montage 52 prolongeant axialement la portion radiale 42 axialement du côté opposé aux languettes 44 et aux pattes 46. La portion de montage 52 s’étend ici axialement et est de forme annulaire. La portion de montage 52 prolonge un bord de petit diamètre de la portion radiale 42. La plaque de montage 40 est réalisée par découpe et emboutissage. La plaque de montage 40 est réalisée en matériau conducteur, tel que par exemple en aluminium, acier inoxydable, bronze, cuivre ou autre matériau. Alternativement, la plaque de montage 40 peut être réalisée en matériau électriquement non conducteur avec un revêtement conducteur ou une peinture conductrice. La plaque de montage 40 est réalisée ici en une seule pièce. Comme indiqué précédemment, l’ensemble 20 comprend la rondelle 50 d’espacement supportée par la plaque de montage 40. La rondelle 50 est une pièce distincte de la plaque de montage 40. La rondelle 50 est disposée axialement du côté opposé à la brosse 30 relativement à la portion radiale 42 de la plaque de montage. La rondelle 50 est montée sur la portion de montage 52 de la plaque de montage. La rondelle 50 est centrée sur la portion de montage 52. La rondelle 50 est montée axialement en appui contre la portion radiale 42 de la plaque de montage axialement du côté opposé à la brosse 30. La brosse 30 et la rondelle 50 sont montées axialement en appui de part et d’autre de la portion radiale 42. La rondelle 50 s’étend en partie axialement en saillie vers l’extérieur par rapport à la portion de montage 52 de la plaque de montage. Dans l’exemple de réalisation illustré, la rondelle 50 est de forme annulaire. Alternativement, la rondelle 50 pourrait être ouverte en un point de sa circonférence. La rondelle 50 comprend une surface extérieure 50a axiale cylindrique, un alésage 50b cylindrique opposé radialement à la surface extérieure 50a, et deux faces frontales 50c, 50d radiales opposées délimitant axialement l’alésage et la surface extérieure. La face frontale 50c de la rondelle est montée axialement en appui contre la portion radiale 42 de la plaque de montage. La face frontale 50d est décalée axialement vers l’extérieur par rapport à l’extrémité libre de la portion de montage 52 de la plaque de montage. L’alésage 50b de la rondelle est montée radialement en appui contre la surface extérieure de la portion radiale 42 de la plaque de montage. La surface extérieure 50a est décalée radialement vers l’intérieur par rapport aux bords libres de grand diamètre des pattes 46 de la plaque. La rondelle 50 est avantageusement réalisée en matériau électriquement isolant. La rondelle 50 peut par exemple être réalisée en matière synthétique, en matière plastique, notamment en PEEK, PBT, PPS, PAI. Pendant le fonctionnement de la machine électrique, les charges électriques qui s’accumulent sur l’arbre sont dissipées vers le carter 12 au travers des fibres conductrices 31, du support 32 de la brosse, et de la plaque de montage 40 de l’ensemble. Grâce à la rondelle 50, on évite un contact entre les fibres conductrices 31 de la brosse et le palier. Dans l’exemple de réalisation illustré, la plaque de montage 40 de l’ensemble de brosse de mise à la terre comprend une pluralité de pattes 46 de centrage. Alternativement, les pattes pourraient être remplacées par une bride annulaire formant une portion de centrage annulaire. Ensemble (20) de brosse de mise à la terre comprenant une brosse (30) de mise à la terre pourvue d’une pluralité de fibres conductrices (31) et d’un support (32) à l’intérieur duquel sont montées les fibres conductrices, et une plaque de montage (40) de brosse qui est solidaire du support (32) de la brosse, caractérisé en ce que l’ensemble comprend en outre une rondelle d’espacement (50) supportée par la plaque de montage (40) et disposée axialement du côté opposé à la brosse (30) relativement à ladite plaque de montage. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel la rondelle d’espacement (50) s’étend axialement en saillie par rapport à la plaque de montage (40). Ensemble selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la rondelle d’espacement (50) est réalisée en matériau électriquement isolant. Ensemble l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la rondelle d’espacement (50) est annulaire. Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la plaque de montage (40) comprend une portion radiale (42) contre laquelle sont montées axialement en appui de part et d’autre la brosse (30) et la rondelle d’espacement (50). Ensemble selon la revendication 5, dans lequel la plaque de montage comprend au moins une portion de montage (52) s’étendant au moins axialement à partir de la portion radiale (42) et sur laquelle est montée la rondelle d’espacement (50). Ensemble selon la revendication 5 ou 6, dans lequel la plaque de montage comprend une pluralité de languettes (44) de retenue du support (32) de la brosse s’étendant à partir de la portion radiale (42). Ensemble selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel la plaque de montage comprend au moins une portion de centrage (46) prolongeant au moins axialement la portion radiale (42), décalée radialement vers l’extérieur par rapport au support (32) et pourvue d’une surface extérieure définissant le diamètre extérieur de la plaque de montage (18). Ensemble selon la revendication 8, dans lequel la rondelle d’espacement (50) affleure ou reste en retrait radialement par rapport à la surface extérieure de la portion de centrage (46). Moteur électrique comprenant un carter (12), un arbre (14) et au moins un ensemble (20) de brosse de mise à la terre l’une quelconque des revendications précédentes monté radialement entre le carter (12) et l’arbre (14), les fibres conductrices de la brosse dudit ensemble étant en contact avec l’arbre.