Brevet FR3153147A1 — publié le 20250321

La présente invention concerne un 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, caractérisé en ce qu’il est configuré pour permettre la circulation d’un fluide jusqu’à l’intérieur d’un arbre (31) de rotor de la machine électrique (3). Figure 2. Capteur de position inductif avec système de circulation de fluide 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 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 la lubrification du moteur électrique, mais nécessite un dispositif externe supplémentaire. 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 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 configuré pour permettre la circulation d’un fluide jusqu’à l’intérieur d’un arbre de rotor de la machine électrique. Selon un mode de réalisation de l'invention, le capteur comporte un premier canal et un deuxième canal, le premier canal est configuré pour être en communication avec un réservoir de fluide et pour amener le fluide vers le deuxième canal qui est formé à partir de la partie inférieure du corps du capteur et est configuré pour déboucher dans un arbre de rotor. Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier canal est formé dans le corps du capteur ou est un élément rapporté qui est lié au corps du capteur par soudure, collage, clipsage ou tout autre méthode de maintien. Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier canal et le deuxième canal sont disposés coaxialement à l’axe du rotor et perpendiculairement à la carte du circuit imprimé du capteur. Selon un mode de réalisation de l'invention, le deuxième canal est un canal ouvert sur au moins une partie de sa longueur, en forme de rainure dans lequel circule le fluide. Selon un mode de réalisation de l'invention, la deuxième extrémité du premier canal débouche entre la partie inférieure du corps du capteur et la cible, permettant au fluide de s’écouler par gravité jusqu’au deuxième canal. Selon une variante de réalisation de l'invention, le premier canal se prolonge jusqu’au deuxième canal. Selon un mode de réalisation de l'invention, le prolongement du premier canal est formé dans la paroi inférieure du corps du capteur. Selon un mode de réalisation de l'invention, le prolongement du premier canal est formé par un conduit supplémentaire permettant la liaison entre le premier canal et 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 fixée sur la machine électrique, - la FIG. 2 est une représentation du capteur selon l’invention selon une deuxième face, - 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 une première variante de l’invention, - la FIG. 7 est une représentation du capteur vu de dessus selon une première variante de l’invention, - la FIG. 8 est une représentation en coupe longitudinale du capteur selon une deuxième variante de l’invention, - la FIG. 9 est une représentation d’un détail du capteur selon une deuxième variante de l’invention, - la FIG. 10 est une représentation d’un détail du capteur selon une deuxième variante de l’invention, - la FIG. 11 est une représentation en coupe longitudinale du capteur selon un deuxième mode de réalisation de la deuxième variante de l’invention. L’invention concerne un capteur de position inductif 1, tel qu’illustré sur les FIG. 1 à FIG. 3 intégrant un système 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 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 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.4a], [Fig. 4b] 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. Dans le cadre de l’invention, le capteur 1 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. 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 débouche du corps du capteur 1 par une ouverture, de sa 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. 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. 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 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 FIG. 9 . 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 la configuration de l‘invention le fluide est amené eu centre de l’arbre du rotor puis dispersé par l’intérieur du rotor ce qui permet une meilleure lubrification. Selon une première variante 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. Selon un mode de réalisation de l’invention, la deuxième extrémité 166 du premier canal 16 est suffisamment proche de la paroi inférieure du corps du capteur 1 pour que le fluide s’écoule le long de cette paroi sans être expulsée dans tout le compartiment par la cible 2 en rotation. Selon un mode de réalisation de l’invention, le fluide passe autour de la cible à travers le canal, afin que le débit de fluide dans le premier canal ne soit pas perturbé par la vitesse de rotation de la cible. Un avantage de cette variante provient du fait que la distance entre la cible et la carte de circuit imprimée est réduite et est entièrement circulaire. Cela permet d’avoir une antenne 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 une deuxième variante de l’invention, le premier canal se prolonge jusqu’au deuxième canal. Selon un premier mode de réalisation de cette deuxième variante FIG. 8 , le prolongement 162 du premier canal est formé dans la paroi inférieure du corps du capteur. Plus précisément, le prolongement 162 du premier canal est formé dans l’épaisseur de la paroi inférieure du corps du capteur. Un avantage de ce mode de réalisation de cette variante provient du fait que la distance entre la cible et la carte de circuit imprimée est réduite. Ce qui est un des critères importants pour la précision du signal. Selon un mode de réalisation de l’invention, le prolongement 162 du premier canal 16 forme une protubérance 161 au niveau de la surface opposée de la carte de circuit imprimée visible FIG. 7 et l'intérieur 164 du prolongement 162 du premier canal 16 est visible FIG. 10 . Selon un mode de réalisation de l’invention, la connexion entre le premier canal 16 et le prolongement 162 du premier canal est réalisée avec une pièce supplémentaire 168 visible FIG. 9 permettant l'entrée du fluide 163 dans le prolongement. Selon un mode de réalisation de cette deuxième variante, le prolongement 162 du premier canal est formé par un conduit supplémentaire disposé dans l’épaisseur du corps 10 du capteur 1. Selon un mode de réalisation de l’invention, le prolongement 162 du premier canal 16 débouche dans le deuxième canal 17. Selon un deuxième mode de réalisation de cette deuxième variante, le prolongement 162 du premier canal est formé par un conduit supplémentaire 18 FIG. 11 . Ce conduit supplémentaire 18 permet la liaison entre le premier canal 16 et le deuxième canal 17. Selon un mode de réalisation de l’invention, le conduit supplémentaire 18 est disposé entre le corps 10 du capteur 1 et la cible 2. Cela permet 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 plus précisément des pignons 5 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, caractérisé en ce qu’il est configuré pour permettre la circulation d’un fluide jusqu’à l’intérieur d’un arbre (31) de rotor de la machine électrique (3). Capteur de position inductif (1) selon la revendication 1, comportant un premier (16) canal et un deuxième (17) canal, le premier (16) canal est configuré pour être en communication avec un réservoir (4) de fluide et pour amener le fluide vers le deuxième canal (17) qui est formé à partir de la partie inférieure du corps du capteur et est configuré pour déboucher dans un arbre (31) de rotor. Capteur de position inductif (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le premier canal (16) est formé dans le corps du capteur ou est un élément rapporté qui est lié au corps du capteur par soudure, collage, clipsage ou tout autre méthode de maintien. Capteur de position inductif (1) selon une des revendications 1 à 3, dans lequel le premier canal (16) et le deuxième canal (17) sont disposés parallèlement à l’axe (X) du rotor et perpendiculairement à la carte (12) du circuit imprimé du capteur. Capteur de position inductif (1) selon une des revendications 1 à 4, dans lequel le deuxième canal (17) est un canal ouvert sur au moins une partie de sa longueur, en forme de rainure dans lequel circule le fluide. Capteur de position inductif (1) selon une des revendications 1 à 5, dans lequel la deuxième extrémité (165) du premier canal débouche entre la partie inférieure du corps du capteur et la cible (2), permettant au fluide de s’écouler par gravité jusqu’au deuxième canal (17). Capteur de position inductif (1) selon une des revendications 1 à 5, dans lequel le premier canal (16) se prolonge jusqu’au deuxième canal (17). Capteur de position inductif (1) selon la revendication 7, dans lequel le prolongement (162) du premier canal (16) est formé dans la paroi inférieure du corps du capteur. Capteur de position inductif (1) selon la revendication 7, dans lequel le prolongement (162) du premier canal est formé par un conduit supplémentaire (18) permettant la liaison entre le premier canal et le deuxième canal. Machine électrique comportant un capteur selon une des revendications 1 à 9.