Brevet FR3154555A1 — publié le 20250425

[Brosse de mise à la terre et ensemble associé] La brosse 30 de mise à la terre est pourvue d’une pluralité de fibres conductrices 31, d’un support 32 à l’intérieur duquel sont montées les fibres conductrices, et d’un anneau 33 autour duquel sont disposées les fibres conductrices à l’intérieur du support. Le support 32 comprend une portion de montage 34 et deux flancs latéraux 36, 38 prolongeant la portion de montage et enserrant axialement les fibres conductrices 31. L’anneau 33 est réalisé au moins en partie en matériau élastiquement déformable. Référence : Figure 4 Brosse de mise à la terre et ensemble associé 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 pourvu d’une brosse de mise à la terre comportant une pluralité de fibres conductrices, un support à l’intérieur duquel sont montées les fibres conductrices, et un anneau en acier monté à l’intérieur du support et autour duquel sont pliées les fibres conductrices, et d’une plaque de montage annulaire comprenant une pluralité de languettes de retenue radiale et axiale du support de la brosse. Avec ce type de conception, il peut se produire des pertes des fibres conductrices par le support ou des cassures de ces fibres, ce qui créé une pollution à l’intérieur du moteur ou machine électrique associée. La présente invention vise à remédier à cet inconvénient. L’invention concerne une brosse de mise à la terre comprenant une pluralité de fibres conductrices et un support à l’intérieur duquel sont montées les fibres conductrices. Le support comprend une portion de montage et deux flancs latéraux prolongeant la portion de montage et enserrant axialement les fibres conductrices. La brosse de mise à la terre comprend également un anneau autour duquel sont disposées les fibres conductrices à l’intérieur du support. Le support comprend une portion de montage et deux flancs latéraux prolongeant la portion de montage et enserrant axialement les fibres conductrices. Selon une caractéristique générale, l’anneau est réalisé au moins en partie en matériau élastiquement déformable. Ainsi, l’anneau est capable par le matériau utilisé de se déformer sous l’action d’une sollicitation extérieure, et de reprendre par élasticité sa position initiale en cas d’arrêt de la sollicitation. Avec une telle conception de la brosse, on limite le risque de perte ou de cassure des fibres qui existent pour une brosse conventionnelle pourvue d’un anneau en acier compte tenu du procédé de fabrication de la brosse avec sertissage des flancs du support contre les fibres. En effet, selon l’effort exercé sur les fibres par les flancs du support lors de cette opération de sertissage, l’anneau peut se déformer et limiter la pression exercée sur les fibres par ces flancs. L’anneau forme ainsi un moyen d’amortissement de la pression exercée par les flancs du support sur les fibres conductrices compte tenu de sa capacité à se déformer. La portion de montage et les flancs latéraux du support délimitent un canal ouvert radialement du côté intérieur et à l’intérieur duquel sont situées en partie les fibres conductrices. L’anneau est situé au moins en partie à l’intérieur du canal. De préférence, l’anneau est réalisé entièrement en matériau élastiquement déformable. Alternativement, il est possible de réaliser l’anneau en partie en matériau élastiquement déformable et en partie en matériau rigide. L’anneau peut présenter en section droite un profil circulaire ou carré. Avantageusement, l’anneau peut présenter en section droite un profil allongé dans le sens radial. Dans ce cas, on augmente la surface de contact entre l’anneau et les fibres conductrices, ce qui limite encore le risque de déplacement et de perte des fibres. Lorsque l’anneau présente en section droite un profil allongé dans le sens radial, celle-ci peut par exemple être rectangulaire. De sorte à augmenter la surface de contact entre les fibres conductrices et l’anneau, celui-ci peut s’étendre en saillie radialement vers l’intérieur par rapport aux flancs latéraux du support. Avantageusement, l’anneau présente un coefficient de friction au moins égal à 0,2, et de préférence au moins égal à 0,25. Ainsi, on favorise l’adhérence entre les fibres conductrices et l’anneau. Dans un mode de réalisation, l’anneau présente une forme ondulée dans le sens circonférentiel. Ceci accroit encore le caractère déformable de l’anneau dans le sens axial. Dans un mode de réalisation, le support est réalisé en matériau rigide. L’invention concerne aussi un ensemble de brosse de mise à la terre comprenant une brosse de mise à la terre telle que défini précédemment, et une plaque de montage de brosse qui est solidaire du support de la brosse. La plaque de montage et le support peuvent être réalisés monoblocs. Alternativement, la plaque de montage et le support peuvent être deux pièces distinctes. Dans ce cas, la plaque de montage peut comprendre un corps principal et une pluralité de languettes de retenue axiale et radiale du support de ladite brosse s’étendant à partir dudit corps principal, les languettes de retenue étant radialement en appui contre la portion de montage du support et axialement en appui contre un des flancs latéraux dudit support. L’anneau de la brosse permet aussi de limiter le risque de perte ou de cassure des fibres lors de la solidarisation de la plaque de montage et du support. En effet, les languettes de la plaque démontage sont formées par découpes locales du corps principal et pliage contre le support, ce qui exerce une pression sur le support et les fibres. L’anneau de la brosse peut alors se déformer et limiter la pression exercée sur les fibres. La plaque de montage peut être réalisée en une seule pièce. L’invention concerne encore 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. Alternativement, les fibres conductrices de la brosse pourraient être en contact avec le carter. 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 est une vue en perspective d’un ensemble de brosse de mise à la terre selon un premier exemple de réalisation de l’invention, FIG. 3 est une vue de face de l’ensemble de brosse de mise à la terre de la FIG. 2 , FIG. 4 est une vue en coupe selon l’axe IV-IV de la FIG. 3 , FIG. 5 est une vue en coupe d’un ensemble de brosse de mise à la terre selon un deuxième exemple de réalisation de l’invention, FIG. 6 est une vue en coupe d’un ensemble de brosse de mise à la terre selon un troisième exemple de réalisation de l’invention, et FIG. 7 est une vue de côté d’un anneau d’un ensemble de brosse de mise à la terre selon un quatrième exemple de réalisation de l’invention. 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 4, il va maintenant être décrit un ensemble 20 de brosse de mise à la terre selon un premier 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. 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, en acier inoxydable, en 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 est réalisé en matériau rigide. 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 cela sera décrit plus en détail par la suite, la brosse 30 comprend également un anneau 33 autour duquel sont disposées les fibres conductrices 31 à l’intérieur du support 32. L’anneau 33 remplit une fonction de support des fibres conductrices 31. Comme illustré plus visiblement à la FIG. 4 , 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. 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. La portion des fibres conductrices 31, située radialement à l’opposé de l’extrémité distale libre, 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. Alternativement, un seul des flancs latéraux 36, 38 pourrait s’étendre obliquement vers l’intérieur. Dans une autre variante, les deux flancs latéraux 36, 38 pourraient s’étendre radialement. 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 comprend l’anneau 33 qui est monté à l’intérieur du support 32 et autour duquel sont disposées les fibres conductrices 31. Les fibres conductrices 31 sont pliées autour de l’anneau 33. L’anneau 33 est monté à l’intérieur du canal délimité par la portion de montage 34 et par les flancs latéraux 36, 38 du support. L’anneau 33 reste axialement à distance des flancs latéraux 36, 38 du support, et radialement à distance de la portion de montage 34. Les fibres conductrices 31 sont disposées axialement de part et d’autre de l’anneau 33 à l’intérieur du support 32. Les fibres conductrices 31 sont également disposées radialement de part d’autre dudit anneau. L’anneau 33 est ouvert ici en un point de sa circonférence. L’anneau 33 est pourvu de premier et deuxième extrémités opposées et délimitant l’anneau dans le sens circonférentiel. L’anneau 33 est réalisé dans un matériau élastiquement déformable. A titre indicatif, l’anneau 33 peut par exemple être réalisé en une matière synthétique telle que du SEBS, un silicone, du latex, du butyle, de l’EPDM, un nitrile, un élastomère thermoplastique, etc. Dans l’exemple de réalisation illustré, l’anneau 33 présente en section droite un profil circulaire. En variante, l’anneau 33 peut présenter d’autres profils, par exemple un profil polygonal, notamment carré tel que cela est illustré à la FIG. 5 ou encore un profil rectangulaire comme illustré à la FIG. 6 . Dans les deux exemples de réalisation illustrés aux figures 4 et 5, l’anneau 33 est entièrement logé à l’intérieur du support 32. Dans l’exemple de réalisation illustré à la FIG. 6 , l’anneau 33 s’étend en saillie radialement vers l’intérieur par rapport aux flancs latéraux 36, 38 du support. L’anneau 33 s’étend donc ici à l’intérieur du support 32 et en dehors de celui-ci. Dans une autre variante, l’anneau 33 peut présenter une succession d’ondulations dans le sens circonférentiel comme cela est illustré à la FIG. 7 . L’anneau 33 est ici du type à élasticité axiale. Les ondulations sont réparties sur la circonférence de l’anneau 33. L’anneau se présente ainsi ici sous la forme d’une rondelle élastique ondulée. En se référant de nouveau aux figures 2 et 3 et comme indiqué précédemment, la brosse 30 se présente sous la forme d’un anneau ouvert. 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. Dans ce cas, l’anneau 33 n’est pas ouvert en un point de sa circonférence et ses deux extrémités sont mises en contact l’une contre l’autre. Alternativement, l’anneau 33 pourrait être annulaire. 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. 4 , 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. 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. 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 est réalisée ici en une seule pièce. 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. 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. Brosse (30) de mise à la terre comprenant une pluralité de fibres conductrices (31) et un support (32) à l’intérieur duquel sont montées les fibres conductrices et pourvu d’une portion de montage (34) et de deux flancs latéraux (36, 38) prolongeant la portion de montage et enserrant axialement les fibres conductrices (31), la brosse comprenant en outre un anneau (33) autour duquel sont disposées les fibres conductrices à l’intérieur du support, caractérisée en ce que l’anneau (33) est réalisé au moins en partie en matériau élastiquement déformable. Brosse selon la revendication 1, dans laquelle l’anneau (33) est réalisé entièrement en matériau élastiquement déformable. Brosse selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle l’anneau (33) présente en section droite un profil circulaire ou carré. Brosse selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle l’anneau (33) présente en section droite un profil allongé dans le sens radial, notamment rectangulaire. Brosse selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’anneau (33) s’étend en saillie radialement vers l’intérieur par rapport aux flancs latéraux (36, 38) du support. Brosse selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’anneau (33) présente un coefficient de friction au moins égal à 0,2, et de préférence au moins égal à 0,25. Brosse selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’anneau (33) présente une forme ondulée dans le sens circonférentiel. Ensemble (20) de brosse de mise à la terre comprenant une brosse (30) de mise à la terre selon l’une quelconque des revendications précédentes, et une plaque de montage (40) de brosse qui est solidaire du support (32) de la brosse. Ensemble selon la revendication 8, dans lequel la plaque de montage (40) comprend un corps principal (42) et une pluralité de languettes (44) de retenue axiale et radiale du support (32) de ladite brosse (30) s’étendant à partir dudit corps principal (42), les languettes (44) de retenue étant radialement en appui contre la portion de montage (34) du support et axialement en appui contre un des flancs latéraux (36, 38) dudit support. Moteur électrique comprenant un carter (12), un arbre (14) et au moins un ensemble (20) de brosse de mise à la terre selon la revendication 9 monté radialement entre le carter (12) et l’arbre (14), les fibres conductrices de la brosse dudit ensemble étant en contact avec l’arbre ou avec le carter.