Brevet FR3159834A1 — publié le 20250905

La présente invention concerne un capteur de position inductif (1) pour machine électrique tournante comportant une carte de circuit imprimé sur laquelle sont disposés au moins un élément d’émission destiné à émettre un champ magnétique oscillant vers une cible en rotation pour générer un champ magnétique oscillant modifié, et au moins un dispositif de réception destiné à détecter le champ magnétique oscillant modifié, le capteur étant logé dans au moins un boîtier (10), caractérisé en ce qu’il comporte des moyens (180, 181, 182, 183) de circulation du fluide pour permettre la circulation d’un fluide jusqu’à l’intérieur d’un arbre de rotor de la machine électrique par l’intermédiaire d’au moins un canal (17). Figure 7. Capteur de position inductif avec système de circulation de fluide amélioré La présente invention concerne le domaine des capteurs de position. Et plus particulièrement un capteur de position inductif comportant un système de circulation de fluide. Les capteurs de position inductifs, dits à courants de Foucault, utilisent un champ magnétique pour déterminer la position angulaire de la cible tournante qui forme un élément de couplage. Ces capteurs de position sont notamment utilisés dans les moteurs électriques de véhicules électriques ou hybrides comprenant un rotor tournant par rapport à un stator. La position angulaire du rotor est déterminée par rapport au stator. La cible est montée au niveau de l'extrémité d’un arbre du rotor pour modifier un champ magnétique transmis par un émetteur. La cible est centrée par rapport à un axe de rotation du rotor. La cible comprend plusieurs pales qui fournissent un motif de champ magnétique répétitif et périodique par rapport à l'axe de rotation du rotor. Le capteur de position est monté fixe par rapport au stator, en regard de la cible et du rotor. Le capteur de position comprend une carte de circuit imprimé dit PCB (« Printed Circuit Board » en anglais) comportant au moins un élément d’émission destiné à émettre un champ magnétique oscillant vers la cible, générant un champ magnétique oscillant modifié à une fréquence donnée. Le circuit imprimé comprend un dispositif de réception destiné à détecter le champ magnétique oscillant modifié et à le transmettre à une unité de traitement du signal prévue sur le circuit imprimé pour en déduire la position angulaire de la cible. Le capteur est fermé par un capot, et peut ensuite être collé, soudé, vissé ou clipsé au carter d’un moteur. L’inconvénient de ces capteurs de l’art antérieur provient du fait qu’ils ne permettent pas eux même une bonne lubrification du moteur électrique. La présente invention a donc pour objet de pallier un des inconvénients de ceux de l’art antérieur en proposant un capteur de position comportant un système de lubrification amélioré du moteur électrique. Pour cela la présente invention propose un capteur de position inductif pour machine électrique tournante comportant une carte de circuit imprimé sur laquelle sont disposés au moins un élément d’émission destiné à émettre un champ magnétique oscillant vers une cible en rotation pour générer un champ magnétique oscillant modifié, et au moins un dispositif de réception destiné à détecter le champ magnétique oscillant modifié, le capteur étant logé dans au moins un boîtier, le capteur comporte des moyens de circulation du fluide pour permettre la circulation d’un fluide jusqu’à l’intérieur d’un arbre de rotor de la machine électrique (3) par l’intermédiaire d’au moins un canal. Ces moyens permettent de canaliser le fluide et de le conduire jusqu’au canal. Cela évite au fluide de se disperser. Selon un mode de réalisation de l’invention, le capteur de position inductif comporte un premier canal débouchant entre une surface interne du boitier et la cible et un deuxième canal formé à partir de la surface interne du boitier. Selon un mode de réalisation de l’invention, les moyens de circulation du fluide sont formés au niveau d’une surface interne du boîtier. Selon un mode de réalisation de l’invention, les moyens de circulation du fluide sont formés par au moins par une zone en sous-épaisseur par rapport au reste de la surface du boîtier. Cette zone permet de canaliser le fluide et de le conduire jusqu’au canal. Cela évite au fluide de se disperser. Selon un mode de réalisation de l’invention, la zone en sous épaisseur est disposée au niveau de l’arrivée du premier canal et de l’entrée du deuxième canal. Selon un mode de réalisation de l’invention, les dimensions de la zone en sous épaisseur sont calculées pour optimiser la canalisation du fluide. Selon un mode de réalisation de l’invention, la zone en sous épaisseur forme un creux dont la profondeur est comprise entre 0,1 mm et 3 mm. Selon un mode de réalisation de l’invention, les moyens de circulation du fluide comportent également au moins une rainure formée au niveau d’une surface interne du boitier et débouchant dans une zone en sous épaisseur. La présence d’au moins une rainure permet de canaliser le fluide et de le conduire via la rainure vers la zone en sous épaisseur et ainsi vers le canal. Selon un mode de réalisation de l’invention, les moyens de circulation du fluide comportent également un rebord disposé au niveau du bord de la zone, opposé à celui ou débouche au moins une rainure. Ainsi le fluide qui arrive dans la zone en sous épaisseur via la rainure et le premier canal, est contenu dans la zone grâce au rebord ou muret et évacué vers le deuxième canal. L’invention concerne également une machine électrique comportant un capteur selon l’invention. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris et apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite, ci-après, en se référant aux figures annexées, données à titre d'exemple et dans lesquelles: - la FIG. 1 est une représentation du capteur selon l’invention selon une première face, - la FIG. 2 est une représentation du capteur selon l’invention selon une première face sans couvercle, - la FIG. 3 est une représentation du capteur selon l’invention avec la cible, - la FIG. 4 est une représentation schématique d’une vue en coupe longitudinale de la machine électrique avec le capteur selon un mode de réalisation de l’invention a), selon un autre mode de réalisation b), - la FIG. 5 est une représentation du capteur selon l’invention avec un bouchon, - la FIG. 6 est une représentation en coupe longitudinale du capteur selon un mode de réalisation de l’invention, - la FIG. 7 est une représentation d’un détail du capteur selon un mode de réalisation de l’invention, - la FIG. 8 est une représentation schématique du capteur selon un mode de réalisation de l’invention avec différente zone de sous épaisseur. L’invention concerne un capteur de position inductif 1, tel qu’illustré sur les FIG. 1 à FIG. 3 intégrant des moyens de circulation du fluide de lubrification d’une machine électrique. Le capteur de position inductif 1 utilise un champ magnétique pour déterminer la position angulaire d’une cible 2 tournante visible FIG. 2 qui est utilisée comme élément de couplage. Le capteur de position inductif 1 et la cible sont destinés à être montés dans une machine électrique 3 tournante, illustrée FIG. 4 a et b, tel un moteur électrique de véhicule électrique ou hybride comprenant un rotor 32 tournant par rapport à un stator 33. La position angulaire du rotor 32 est déterminée par rapport au stator 33. Selon un mode de réalisation de l’invention, le capteur est fixé au capot de la machine électrique par un système de fixation 19 du type vis. Comme illustré FIG. 4 a et b, la cible 2 est montée sur une extrémité d’un arbre 31 du rotor 32 pour modifier un champ magnétique émit par un émetteur. Selon un mode de réalisation de l’invention, la cible 2 comprend un axe de rotation X qui est aligné avec un axe de rotation du rotor 32. La cible 2 comprend plusieurs pâles 21 qui fournissent un motif de champ magnétique répétitif et périodique par rapport à l'axe de rotation du rotor. Selon un mode de réalisation de l’invention, le capteur 1 est disposé en vis-à-vis de la cible 2 au niveau de l’extrémité de l’arbre 31 du rotor. Plus précisément, le capteur 1 de position est monté fixe par rapport au stator 33, en regard de la cible 2 à l’extrémité de l’arbre 31 du rotor. Il y a donc par ordre de positionnement sur l’arbre, le rotor/stator 32, 33, puis la cible 2, puis le capteur 1 de position. Ces éléments sont disposés coaxialement à l’axe X de l’arbre du rotor. Selon un mode de réalisation de l’invention, le capteur 1 est traversant, c’est-à-dire que l’arbre 31 du rotor traverse le centre du capteur [Fig. 4a]. Selon un mode de réalisation de l’invention, le capteur 1 est non-traversant, c’est-à-dire qu’il est disposé à l’extrémité de l’arbre 31 du rotor [Fig. 4b]. Le capteur de position inductif 1 comprend au moins une carte 12 de circuit imprimé dit PCB (« Printed Circuit Board » en anglais)) comportant au moins un éléments d’émission 13 destiné à émettre un champ magnétique oscillant vers la cible 2, qui renvoie un champ magnétique oscillant modifié à une fréquence donnée. Cette carte 12 de circuit imprimé comprend un dispositif de réception 14 destiné à détecter le champ magnétique oscillant modifié et à le transmettre à une unité de traitement du signal 6 pour mesurer la position angulaire de la cible 2. Le champ magnétique oscillant modifié génère une force électromotrice à une fréquence donnée dans le dispositif de réception 14. Cette force électromotrice est traitée par l’unité de traitement de signal 6 de sorte à fournir des signaux de sortie permettant la mesure de la position de la cible 2. Le capteur de position inductif 1 est monté fixe par rapport au stator 33. L’élément d’émission 13 et le dispositif de réception 14 du capteur de position inductif 1 sont positionnés en regard de la cible 2. Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de réception 14 comprend plusieurs enroulements et présente une section de forme circulaire et plus précisément une forme annulaire. Selon un mode de réalisation de l’invention, le nombre d’enroulements du dispositif de réception 14 est proportionnel au nombre de pales 21 (ou secteurs angulaires) de la cible 2. Selon un mode de réalisation de l’invention, la cible 2 comprend au moins deux secteurs 21 angulaires, et par exemple 3, 4, 5 ou 6. La carte de circuit imprimé 12, les éléments d’émission 13 et le dispositif de réception 14 sont logés dans au moins un boîtier 10 et supportés par une base du boîtier 10. Ce boîtier forme le corps 10 du capteur 1. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’unité de traitement du signal 6 est positionnée sur le même substrat que les éléments d’émission et réception ou sur un autre substrat, logé dans le boîtier. Selon un mode de réalisation de l’invention, le boîtier 10 est fermé par un couvercle 11. Le capteur 1 selon l’invention est configuré pour permettre la circulation d’un fluide jusqu’à l’intérieur de l’arbre 31 du rotor 32. Pour cela le capteur 1 comporte un premier canal 16 d’arrivée de fluide. Ce canal 16 est configuré pour être en communication avec un réservoir 4 de fluide de la machine. Selon un mode de réalisation de l’invention, ce premier canal 16 est formé dans le corps 10 du capteur 1. Dans ce cas, le capteur 1 comporte un bouchon 15 pour obturer l’ouverture faite dans le corps du capteur 1 lors de la création du premier canal FIG. 5 . Selon un mode de réalisation de l’invention, le premier canal 16 est un élément rapporté qui est lié au corps du capteur par soudure, collage, clipsage ou toute autre méthode de maintien. Selon un mode de réalisation de l’invention, le premier canal 16 est disposé coaxialement à l’axe X du rotor et perpendiculairement à la carte 12 du circuit imprimé du capteur 1. Selon un mode de réalisation de l’invention FIG. 6 , le premier canal 16 est ouvert par une première extrémité 165 qui est configurée pour être positionnée au niveau d’un réservoir 4 de fluide, de façon à réceptionner le fluide du réservoir par gravité ou du fluide sous pression. Selon un mode de réalisation de l’invention, le capteur 1 comporte un deuxième canal 17 formé à partir de la partie inférieure du corps du capteur 1. La partie inférieure est celle sur laquelle repose la carte de circuit imprimée, par opposition à la partie supérieure qui est ouverte et sur laquelle est positionnée le couvercle. Plus précisément, le deuxième canal est formé à partir de la face 101 interne du boitier 10, orientée vers la machine 3. Selon un mode de réalisation de l’invention, le deuxième canal 17 est surmoulé ou moulé avec le boitier 10. Selon un mode de réalisation de l’invention, le deuxième canal 17 est disposé parallèlement à l’axe X du rotor et donc parallèlement au premier canal 16. Selon une deuxième variante de l’invention, le premier canal 16 se prolonge jusqu’au deuxième canal 17. Selon un mode de réalisation de l’invention, le deuxième canal 17 est un canal ouvert sur au moins une partie de sa longueur, en forme de rainure. C’est-à-dire qu’il forme un U, ou toutes autres formes équivalentes, dans lequel circule le fluide. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’ouverture longitudinale du canal est orientée vers le premier canal. Selon un mode de réalisation de l’invention, le deuxième canal 17 est configuré pour déboucher dans l’arbre 31 du rotor 32. L’arbre 31 du rotor 32 comporte des ouvertures 34 permettant au fluide circulant dans le deuxième canal 17 d’être distribué dans la machine électrique 3 par le centre de l’axe X de l’arbre du rotor grâce à la force centrifuge qui propulse le fluide contre les parois de l’arbre. Ainsi cette configuration permet d’éviter la dispersion du fluide directement à la sortie du réservoir. Avec une telle configuration le fluide est amené au centre de l’arbre du rotor puis dispersé par l’intérieur du rotor ce qui permet une meilleure lubrification. Selon un mode de réalisation de l’invention, la deuxième extrémité 166 du premier canal 16 débouche entre la partie inférieure du corps 10 du capteur et la cible 2. Le fluide peut ainsi s’écouler par gravité du premier canal 16, jusqu’à un deuxième canal 17, en circulant entre la partie inférieure du corps du capteur et la cible. Dans le cadre de l’invention, la surface 101 interne du boitier 10 comporte des moyens 180 de circulation du fluide visibles FIG. 7 . Selon un mode de réalisation de l’invention, les moyens 180 de circulation du fluide sont formés par au moins par une zone 181 en sous épaisseur, par rapport au reste de la surface du boitier, disposé au niveau de l’arrivée du premier canal 16 des moyens 180 de circulation du fluide et de l’entrée du deuxième canal 17. Plus précisément, la surface 101 interne du boitier 10 comporte une zone 181 formant un creux entre l’arrivée du premier canal 16 et l’entrée du deuxième canal 17. Selon un mode de réalisation de l’invention, les dimensions de la zone 181 en sous épaisseur sont calculées pour optimiser la canalisation du fluide. La FIG. 8 a), b) et c) illustre différentes dimensions de la zone de sous épaisseur 181. Selon un mode de réalisation de l’invention, la zone 181 en sous épaisseur forme un creux dont la profondeur est comprise entre 0.1 et 3 mm, et par exemple 0,5 mm. Cette zone permet de canaliser le fluide et de le conduire depuis le premier canal 16 jusqu’au deuxième canal 17. Cela évite au fluide de se disperser, visible FIG. 8 . Dans le cadre de l’invention, les moyens 180 de circulation du fluide comportent également au moins une rainure 182 formée au niveau de la surface 101 interne du boitier. Cette rainure a une forme de cercle incomplet et débouche dans la zone 181 en sous épaisseur. Selon un mode de réalisation de l’invention, le capteur comporte au moins 2 rainures 182 et par exemple 3 rainures 182. Selon un mode de réalisation de l’invention, les rainures sont espacées les unes des autres. Selon un mode de réalisation de l’invention, les rainures sont disposées en spirales. Lorsque la cible 2 tourne, le sens C de rotation est indiqué par la flèche sur la FIG. 8 , au moins une partie du fluide arrivant du conduit 16 est dispersée dans la zone entre la cible et la surface interne du boitier. La présence d’au moins une rainure permet de canaliser, flèche F, le fluide et de le conduire via la rainure vers la zone en sous épaisseur et ainsi vers le deuxième canal 17. Dans le cadre de l’invention, selon un mode de réalisation de l’invention, les moyens 180 de circulation du fluide comportent également un rebord 183 disposé au niveau du bord de la zone, opposé à celui ou débouche au moins une rainure 182. Selon un mode de réalisation de l’invention, le rebord forme un muret dont la hauteur est comprise entre 0.1 et 3 mm, et par exemple 0,5 mm. Ainsi le fluide qui arrive dans la zone 181 en sous épaisseur via la rainure et le premier canal 16, est contenu dans la zone 181 grâce au rebord ou muret et évacué vers le deuxième canal 17. Un avantage de ces moyens de 180 de circulation du fluide provient du fait qu’ils permettent d’avoir une distance entre la cible et la carte de circuit imprimée réduite ce qui est un des critères importants pour la précision du signal. Ces moyens permettent également d’avoir une antenne 13, 14 totalement cylindrique, ce qui permet de conserver une bonne précision du signal même dans le cas où il y a des phénomènes de battement de la cible. Selon un mode de réalisation de l’invention, le fluide est de l’huile, et plus précisément de l’huile de lubrification. La circulation de l’huile via l’arbre permet la lubrification de la machine électrique 3, et par exemple des pignons de la machine électrique 3. Ainsi un tel capteur selon l’invention permet la lubrification des éléments de la machine électrique sans système supplémentaire. L’invention concerne également une machine électrique 3 comportant un capteur 1 tel que décrit précédemment, selon les deux variantes. La portée de la présente invention ne se limite pas aux détails donnés ci-dessus et permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans s'éloigner du domaine d'application de l'invention. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, et peuvent être modifiés sans toutefois sortir de la portée définie par les revendications. Capteur de position inductif (1) pour machine électrique tournante comportant une carte (12) de circuit imprimé sur laquelle sont disposés au moins un élément d’émission (13) destiné à émettre un champ magnétique oscillant vers une cible (2) en rotation pour générer un champ magnétique oscillant modifié, et au moins un dispositif de réception (14) destiné à détecter le champ magnétique oscillant modifié, le capteur étant logé dans au moins un boîtier (10), caractérisé en ce qu’il comporte des moyens (180) de circulation du fluide pour permettre la circulation d’un fluide jusqu’à l’intérieur d’un arbre (31) de rotor de la machine électrique (3) par l’intermédiaire d’au moins un canal (16, 17). Capteur de position inductif (1) selon la revendication 1, comportant un premier canal (16) débouchant entre une surface interne (101) du boitier (10) et la cible (2) et un deuxième canal (17) formé à partir de la surface interne (101) du boitier (10). Capteur de position inductif (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens (180) de circulation du fluide sont formés au niveau d’une surface (101) interne du boîtier (10). Capteur de position inductif (1) selon la revendication 1 à 3, dans lequel les moyens (180) de circulation du fluide sont formés par au moins par une zone (181) en sous-épaisseur par rapport au reste de la surface du boîtier (10). Capteur de position inductif (1) selon la revendication 4 lorsqu’elle dépend des revendications 2 à 3, dans lequel la zone (181) en sous épaisseur est disposée au niveau de l’arrivée du premier canal (16) et de l’entrée du deuxième canal (17). Capteur de position inductif (1) selon une des revendications 4 à 5, dans lequel la zone (181) en sous épaisseur forme un creux dont la profondeur est comprise entre 0,1 mm et 3 mm. Capteur de position inductif (1) selon une des revendications 1 à 6, dans lequel les moyens (180) de circulation du fluide comportent également au moins une rainure (182) formée au niveau d’une surface (101) interne du boitier et débouchant dans une zone (181) en sous épaisseur. Capteur de position inductif (1) selon une des revendications 1 à 6, dans lequel les moyens (180) de circulation du fluide comportent également un rebord (183) disposé au niveau du bord de la zone, opposé à celui ou débouche au moins une rainure (182). Machine électrique (3) comportant un capteur (1) selon une des revendications 1 à 8.