Brevet FR3163788A1 — publié le 20251226

Ensemble avec machine électrique comprenant un carter de machine, un boîtier fermant un volume du carter par un mouvement axial d’assemblage, et dans le volume fermé des connexions présentant chacune une broche (14) tournée vers une direction axiale avant (AV), qui s’insère dans une partie femelle comprenant des languettes de conduction (36) allongées axialement d’appui sur cette broche (14) pour assurer un contact électrique, chaque connexion comportant une bague (40) coulissante axialement, entourant les languettes (36), qui pendant une course finale du mouvement d’assemblage est poussée par une surface (46) liée aux broches (14) en resserrant les languettes (36) sur sa broche intérieure (14). Figure 2 ENSEMBLE AVEC MACHINE ELECTRIQUE COMPRENANT UN CONNECTEUR DANS UN VOLUME FERME DU CARTER La présente invention concerne un ensemble avec machine électrique comprenant un connecteur disposé dans un volume du carter qui est fermé par un boîtier portant une des parties du connecteur, ainsi qu’un véhicule automobile équipé d’un tel ensemble comprenant une machine électrique de traction. Un type de machine électrique connu comporte un boîtier électronique de commande de cette machine comprenant un onduleur de puissance qui délivre les courants sinusoïdes aux différentes phases de la machine, formant un couvercle fixé suivant l’axe de la machine à l’extrémité de son carter opposée à l’arbre de sortie, qui ferme un volume de ce carter, En disposant dans le volume fermé du carter un connecteur électrique reliant directement l’onduleur à la machine, on obtient un circuit très court entre ces deux parties donnant aux conducteurs intermédiaires une faible longueur qui diminue les pertes par effet Joule et limite les émissions électromagnétiques. On obtient ainsi une forte compacité de l’ensemble, un meilleur rendement, une masse réduite, et un coût limité par les faibles longueurs de cuivre nécessaire pour les conducteurs, ce qui est important en particulier pour des machines de traction de véhicule automobile électrique ou hybride. Il est connu de disposer dans le volume fermé entre le carter et le boîtier, un connecteur comprenant des broches axiales fixées sur un élément, qui s’emboîtent dans des parties femelles de l’autres élément pendant une fin de course d’assemblage de ce boîtier. Ce type de montage axial du boîtier réalisant en même temps les connexions donne un assemblage rapide, sans avoir à effectuer des manipulations particulières pour chaque phase, comme le serrage de vis établissant ces connexions. De plus le connecteur reste dans le volume fermé par le boîtier électronique formant un couvercle, ce qui assure une protection des contacts protégés à l’intérieur, et donne un ensemble compact qui est axialement court. Toutefois avec la préparation en grande série de chaque sous-ensemble, la machine électrique comprenant une partie du connecteur et le boîtier électronique l’autre partie, on peut obtenir, avec les dispersions de fabrication, pour chaque connexion lors de l’assemblage des petits décalages radiaux entre les axes d’une broche et de sa partie femelle. On obtient alors pour des décalages notables des problèmes de contraintes mécaniques élevées sur les composants, avec une pression forte d’un côté de la broche et faible de l’autre, et de contacts électriques qui sont mal assurés sur le contour complet des broches pouvant générer des défauts de conduction électrique et des vieillissements prématurés des surfaces en contact. De plus les machines électriques génèrent des vibrations, en particulier les groupes motopropulseurs des véhicules électriques, qui peuvent accélérer les usures des connecteurs. Pour éviter ces problèmes, un type de connecteur électrique connu, présenté notamment par le document CN-A-116742411, comporte une broche maintenue dans un boîtier isolant présentant un axe d’assemblage, avec un flottement radial d’ajustement, qui s’emboîte dans une partie femelle pouvant présenter un axe décalé radialement par rapport à celui du boîtier. Le boîtier isolant comporte à l’intérieur une surface annulaire plate conductrice centrée sur l’axe de ce boîtier, reliée à un conducteur électrique extérieur, recevant sous l’effet d’un ressort axial l’appui d’une surface annulaire conductrice complémentaire d’une collerette de la broche, afin d’assurer la conduction entre ces deux parties tout en permettant un décalage latéral de cette broche qui peut se déplacer radialement dans le boîtier. Lors de l’arrivée de la partie femelle décalée radialement, le flottement latéral de la broche permet automatiquement son réalignement sur cette partie femelle, tout en maintenant le contact électrique et sans ajouter de contraintes mécaniques. Toutefois on obtient en plus du premier contact électrique mobile entre la partie femelle et la broche flottante, un deuxième contact mobile disposé en série, formé par les deux surfaces annulaires en appui, qui augmente les résistances électriques, les risques d’usure en particulier avec les vibrations, et qui nécessite des matériaux adaptés avec des coûts plus élevés afin d’optimiser la conduction et de garantir sa tenue dans le temps. De plus la collerette avec les surfaces annulaires de contact forme un boîtier présentant des dimensions plus grandes, ajoutant un encombrement radial et une longueur au connecteur qui peuvent être gênants, en particulier pour les ensembles compacts utilisés dans les véhicules automobiles. La présente invention a notamment pour but d’éviter ces problèmes de l’art antérieur. Elle propose à cet effet un ensemble avec machine électrique comprenant un carter de machine, un boîtier fermant un volume du carter par un mouvement axial d’assemblage, et dans le volume fermé des connexions présentant chacune une broche tournée vers une direction axiale avant, qui s’insère dans une partie femelle comprenant des languettes de conduction allongées axialement d’appui sur cette broche pour assurer un contact électrique, cet ensemble étant remarquable en ce que chaque connexion comporte une bague coulissante axialement, entourant les languettes, qui pendant une course finale du mouvement d’assemblage est poussée par une surface liée aux broches en resserrant les languettes sur sa broche intérieure. Un avantage de cet ensemble est que lors de l’assemblage du boîtier enfermant les connexions à l’intérieur, sans avoir d’accès, on réalise d’abord un début d’emboîtement de chaque broche dans les languettes de la partie femelle qui est facilité par une souplesse de ces languettes donnant peu de contraintes sur la broche, puis en fin d’emboîtement on obtient la poussée axiale sur la bague permettant de resserrer ces languettes en donnant une forte pression de contact autour de la broche qui assure la connexion électrique. On obtient d’abord une facilité d’assemblage avec peu de contraintes mécaniques lors de ce montage, et ensuite une connexion électrique assurée par une forte pression entre les parties conductrices garantissant malgré des vibrations la conduction électrique dans le temps. L’ensemble avec machine électrique selon l’invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, chaque languette comporte une partie axiale rectiligne puis un bossage d’extrémité de contact avec la broche. Dans ce cas, avantageusement le bord avant du contour intérieur de chaque bague est, au début de la course finale, au-dessus des bossages des languettes avant leur partie rectiligne. Avantageusement, chaque bague est guidée dans une partie cylindrique d’un support isolant maintenant les parties femelles. De plus, chaque bague peut comporter sur son contour extérieur un tenon allongé axialement qui est ajusté dans une rainure axiale de la partie cylindrique pour empêcher sa rotation. Avantageusement, chaque partie femelle comporte une collerette comprenant dans la même pièce les languettes axiales, qui présente une face transversale fixée sur un conducteur formé par une tôle. L’ensemble des conducteurs peut être maintenu par un surmoulage dans un support isolant. Avantageusement, le boîtier contient un onduleur d’alimentation de la machine électrique. L’invention a aussi pour objet un procédé d’assemblage du boîtier d’un ensemble avec machine électrique comprenant l’une quelconque des caractéristiques précédentes, remarquable en ce qu’il réalise une étape de course finale du mouvement d’assemblage de ce boîtier en entraînant un coulissement des bagues dans cette course finale. L’invention a de plus pour objet un véhicule automobile électrique ou hybride comportant une machine électrique de traction qui fait partie d’un ensemble comprenant l’une quelconque des caractéristiques précédentes. L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d’exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : FIG. 1 présente le montage d’un boîtier d’onduleur fermant un carter d’un ensemble avec machine électrique selon l’invention, comprenant l’assemblage d’un connecteur à trois phases ; FIG. 2 présente les deux parties du connecteur ; FIG. 3 présente la partie femelle du connecteur ; FIG. 4 présente en détail la tôle conductrice d’une phase de cette partie femelle ; FIG. 5 présente en coupe axiale une approche des deux parties d’une connexion ; et FIG. 6 présente le début de la course finale de mise en place finale de cette connexion. La FIG. 1 présente une machine électrique comportant un carter de machine 2 comprenant axialement du côté opposé à l’arbre de transmission, un volume intérieur 4 qui est fermé par un boîtier d’onduleur 8 formant un couvercle venant en appui sur un plan de joint 6 pour réaliser une étanchéité de ce volume. La face transversale au fond du volume fermé 4 comporte un plateau circulaire 10 serré sur son contour par des vis, comprenant trois broches cylindriques 14 tournées vers une direction axiale avant AV, qui sont reliées chacune au bobinage d’une phase du stator de la machine. Lors de la fin du mouvement d’assemblage de l’onduleur 8, chaque broche 14 rentre dans une partie femelle alignée liée à cet onduleur, en assurant automatiquement une connexion électrique, sans possibilité d’intervention à cause de l’onduleur qui est en train de fermer le volume intérieur 4. On obtient de cette manière un système de connexion compact, comprenant suivant la direction axiale le minimum d’espace nécessaire pour la broche entourée par la partie femelle. De plus le temps d’assemblage est rapide, la pose de l’onduleur 8 réalisant automatiquement les connexions des phases, sans intervention complémentaire. Toutefois lors de la préparation des de sous-ensembles, la machine électrique 2 et l’onduleur 8, le positionnement des broches 14 sur la machine et des parties femelles sur l’onduleur peuvent présenter des petits décalages latéraux par rapport aux positions théoriques, qui donnent des désalignements lors de l’assemblage final. Les figures 2, 3, 4 et 5 présentent sur le plateau circulaire 10 chaque broche d’une phase 14 maintenue dans un perçage du plateau avec un isolant intermédiaire 16, son extrémité avant étant arrondie pour faciliter l’introduction dans la partie femelle, son extrémité arrière étant reliée au bobinage de sa phase. Un support de partie femelle 20 allongé suivant une direction circulaire, formé par un moulage d’une matière plastique isolante, comporte à chaque extrémité une patte disposant d’un perçage 22 pour fixer ce support sur une face transversale intérieure de l’onduleur 8. Le support 20 comporte pour chaque connexion une tôle conductrice 24 intégrée dans ce support par un surmoulage de la matière plastique, comprenant une face plate perpendiculaire à l’axe, présentant radialement vers l’extérieur de la machine un pliage perpendiculaire 26 comportant un perçage recevant une vis de serrage d’une cosse d’un conducteur sortant de l’onduleur 8, pour alimenter une phase de la machine électrique 2. Chaque tôle conductrice 24 porte une collerette rapportée 30 formée dans une tôle, comprenant une face transversale 32 fixée par des sertissages 34 sur le côté avant de la face plate de cette tôle, et des languettes axiales 36 tournées vers l’arrière, traversant un perçage de la face plate, réalisant dans leur ensemble une forme globalement cylindrique venant entourer la broche 14. Chaque languette 36 comporte après une partie axiale rectiligne, une extrémité arrière présentant une élasticité radiale, comprenant un bossage tourné vers l’axe 38 qui se termine par une remontée pour former un chanfrein d’entrée facilitant l’introduction de l’extrémité bombée de la broche 14 dans l’ensemble des languettes en les écartant. Les languettes 36 disposent d’une élasticité radiale importante qui permet cette introduction sans effort mécanique élevé, mais avec une pression de contact de chaque bossage 38 sur la broche 14 qui est insuffisante pour garantir une fiabilité du contact dans le temps, en particulier avec les vibrations et les échauffements générés par le fonctionnement de la machine électrique 2. Sur chaque phase une bague coulissante globalement cylindrique 40 entourant les languettes 36, ajustée dans une partie cylindrique 50 du support 20, comporte sur son contour extérieur deux tenons axiaux opposés 42 qui sont engagés dans des rainures allongées de cette partie cylindrique afin d’assurer un guidage axial de la bague. Dans une position arrière de chaque bague 40, le contour intérieur de son extrémité avant 44 se trouve dans le creux laissé à l’extérieur des bossages 38 des languettes 36. La FIG. 6 présente le début d’une course axiale finale d’assemblage C de quelques millimètres de l’onduleur 8 sur la machine électrique 2, comprenant une surface transversale 46 de cet onduleur en arrière des broches 14 qui arrive en contact avec le bord arrière de chaque bague 40, et pousse cette bague vers l’avant pour la course finale, jusqu’à la mise en place complète de l’onduleur. Le contour intérieur 44 à l’extrémité avant de chaque bague 40 présente un diamètre un peu inférieur au contour extérieur de l’ensemble des parties rectilignes des languettes 36. On obtient au début de la course finale C une pression P du contour intérieur avant de bague 44 sur les parties rectilignes des languettes 36, qui oblige pendant cette course les languettes à se resserrer sur la broche 14 en appliquant un maintien qui évite toute vibration, et une pression importante de leurs bossages 38 sur cette broche qui assure la fiabilité du contact électrique. En particulier en cas de désalignement de la broche 14 par rapport à l’axe de la partie femelle, la pression supplémentaire apportée par le coulissement de la bague 40 sur toute les languettes 36 donne aux languettes se trouvant le plus éloigné de l’axe de la broche l’assurance d’un appui de leurs bossages 38 sur cette broche pour obtenir une conduction électrique suffisante. L’ensemble des languettes 36 contribue au passage du courant, avec un maintien mécanique évitant des vibrations ce qui assure la fiabilité du connecteur. La bague 40 entourant les languettes 36 du connecteur selon l’invention n’ajoute pas de dimension axiale et radiale supplémentaire à ce connecteur ce qui permet de maintenir un encombrement de l’ensemble qui n’est pas modifié. Ensemble avec machine électrique comprenant un carter de machine (2), un boîtier (8) fermant un volume du carter (4) par un mouvement axial d’assemblage, et dans le volume fermé (4) des connexions présentant chacune une broche (14) tournée vers une direction axiale avant (AV), qui s’insère dans une partie femelle comprenant des languettes de conduction (36) allongées axialement d’appui sur cette broche (14) pour assurer un contact électrique, caractérisé en ce que chaque connexion comporte une bague (40) coulissante axialement, entourant les languettes (36), qui pendant une course finale du mouvement d’assemblage (C) est poussée par une surface (46) liée aux broches (14) en resserrant les languettes (36) sur sa broche intérieure (14). Ensemble avec machine électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque languette (36) comporte une partie axiale rectiligne puis un bossage d’extrémité (38) de contact avec la broche (14). Ensemble avec machine électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’un bord avant du contour intérieur (44) de chaque bague (40) est, au début de la course finale (C), au-dessus des bossages (38) des languettes (36) avant leur partie rectiligne. Ensemble avec machine électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque bague (40) est guidée dans une partie cylindrique (50) d’un support isolant (20) maintenant les parties femelles. Ensemble avec machine électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque bague (40) comporte sur son contour extérieur un tenon allongé axialement (42) qui est ajusté dans une rainure axiale de la partie cylindrique (50) pour empêcher sa rotation. Ensemble avec machine électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque partie femelle comporte une collerette (30) comprenant dans la même pièce les languettes axiales (36), qui présente une face transversale (32) fixée sur un conducteur formé par une tôle (24). Ensemble avec machine électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que l’ensemble des conducteurs (24) est maintenu par un surmoulage dans un support isolant (20). Ensemble avec machine électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier (8) contient un onduleur d’alimentation de la machine électrique. Procédé d’assemblage du boîtier (8) d’un ensemble avec machine électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il réalise une étape de course finale du mouvement d’assemblage (C) de ce boîtier (8) en entraînant un coulissement des bagues (40) dans cette course finale (C). Véhicule automobile électrique ou hybride comportant une machine électrique de traction, caractérisé en ce que cette machine fait partie d’un ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.