Brevet FR3158601A1 — publié le 20250725

Élément conducteur électrique pour une machine électrique tournante. Élément conducteur électrique (20) pour une machine électrique d’un véhicule, l’élément conducteur électrique (20) étant destiné à être agencé entre deux organes (16, 17) tournant l'un par rapport à l'autre, au moins l’un des organes (16, 17) de la machine (10) tournant autour d’un axe de rotation (X), l’élément conducteur électrique (20) étant caractérisé en ce qu’il comprend une zone de contact électrique centrale (22) de forme sphérique pour établir un contact électrique entre lesdits organes (16, 17), et un bord périphérique (24) destiné à maintenir l’élément conducteur électrique (20) en position, ladite zone de contact centrale (22) étant reliée au bord périphérique (24) par l’intermédiaire d’un bras élastique (26) configuré pour permettre une déformation élastique de l’élément électrique conducteur (20) et un déplacement parallèle à l’axe de rotation de la zone de contact centrale (22) par rapport au bord périphérique (24). Figure pour l’abrégé : Fig. 3 Élément conducteur électrique pour une machine électrique tournante. L’invention concerne un élément conducteur électrique pour une machine électrique tournante, et notamment une machine électrique tournante pour une motorisation de véhicule automobile. L’invention concerne également une machine électrique tournante équipée avec un tel élément conducteur électrique. Ladite machine électrique est un moteur électrique de traction ou de propulsion destiné à entrainer des roues motrices d’un véhicule. L’invention concerne également un véhicule automobile comprenant une telle machine électrique tournante. Bien qu’un tel élément conducteur électrique soit prévu pour une machine électrique tournante pour une motorisation de véhicule automobile, l’invention pourra cependant s’appliquer dans d’autres domaines. D’une manière générale, une machine électrique comporte un stator, solidaire d’un carter, et un rotor, solidaire d’un arbre. En fonctionnement, l’on observe que le rotor se charge d’électricité et qu’il se décharge en générant des arcs électriques entre des dentures du rotor et les billes de roulements à billes qui permettent la rotation de l’arbre dans le carter de la machine électrique. Ces arcs électriques ont tendance à détériorer les billes, voire à les détruire. Il est ainsi nécessaire de relier le rotor à la masse afin d’éviter la génération de ces arcs électriques. Différentes solutions ont déjà été développées en ce sens. L’une d’elle prévoit une machine électrique tournante comprenant un carter, un équipage tournant monté en rotation à l’intérieur du carter autour d’un axe de rotation, un capteur de mesure d’une ou de plusieurs grandeurs cinématique dudit équipage tournant, le capteur présentant un orifice de passage et un élément conducteur électrique en liaison avec le carter, l’équipage tournant et ledit élément conducteur électrique étant en contact glissant l’un avec l’autre à travers l’orifice de passage du capteur. L’élément conducteur électrique sert à relier électriquement l’équipage tournant à la masse afin d’éviter la formation d’arcs électriques. Le but de l’invention est de fournir un mode de réalisation amélioré pour l’élément conducteur électrique. Ce mode de réalisation est amélioré dans le sens où il permet de réduire les frottements tout en présentant une meilleure conductivité électrique ainsi qu’une fonction ressort plus fiable. Ce mode de réalisation permet également de faciliter le montage de l’élément conducteur électrique au sein de la machine électrique tournante. A cet effet, l’invention porte sur un élément conducteur électrique pour une machine électrique d’un véhicule automobile, l’élément conducteur électrique étant destiné à être agencé entre deux organes tournant l'un par rapport à l'autre, au moins l’un des organes de la machine tournant autour d’un axe de rotation, l’élément conducteur électrique étant caractérisé en ce qu’il comprend une zone de contact électrique centrale de forme sphérique pour établir un contact électrique entre lesdits organes, et un bord périphérique destiné à maintenir l’élément conducteur électrique en position à l’intérieur de ladite machine électrique, ladite zone de contact centrale étant reliée au bord périphérique par l’intermédiaire d’un bras élastique configuré pour permettre une déformation élastique de l’élément électrique conducteur et notamment un déplacement de la zone de contact centrale par rapport au bord périphérique, le déplacement étant parallèle à l’axe de rotation. Selon un mode de réalisation, l’élément conducteur électrique est fabriqué dans un matériau métallique, notamment du cuivre. Selon un mode de réalisation, l’élément conducteur électrique est au moins partiellement recouvert d’un revêtement conducteur configuré pour augmenter la conductivité électrique, notamment dans la zone de contact électrique centrale de forme sphérique. Selon un mode de réalisation, l’élément conducteur électrique est au moins partiellement recouvert d’un revêtement protecteur configuré pour protéger l’élément conducteur électrique contre la corrosion et/ou l’oxydation. Selon un mode de réalisation, l’élément conducteur électrique est au moins partiellement recouvert d’un revêtement protecteur configuré pour protéger l’élément conducteur électrique contre l’abrasion, notamment dans la zone de contact électrique centrale de forme sphérique. Selon un mode de réalisation, l’élément conducteur électrique présente un moyen d’évacuation de liquide configuré pour chasser l’huile présente dans la machine électrique tournante. Selon un mode de réalisation, l’élément conducteur électrique comprend un moyen de blocage configuré pour empêcher une mise en rotation de l’élément électrique conducteur lorsque celui-ci est monté dans la machine électrique tournante. Selon un mode de réalisation, l’élément conducteur électrique comprend en outre une paroi de fond configurée pour être montée sur le bord périphérique. L’invention concerne également une machine électrique tournante comportant un élément conducteur électrique tel que décrit ci-dessus. Selon un mode de réalisation, l’élément conducteur électrique dans la machine électrique tournante est agencé entre un contacteur de mise à la masse électrique de la machine électrique tournante et un arbre rotor de la machine électrique tournante, de sorte que la zone de contact électrique centrale établisse un contact électrique entre ledit contacteur et l’arbre rotor. L’invention concerne également un véhicule automobile équipé d’une machine électrique tournante telle que décrite précédemment. Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d’un mode de réalisation particulier fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : La FIG. 1 illustre de façon schématique une vue en coupe d’un capteur et d’un équipage tournant d’une machine électrique tournante équipée avec un élément conducteur électrique selon l’invention. La FIG. 2 est une vue de détail de la FIG. 1 . La FIG. 3 est une vue éclatée d’un élément conducteur électrique selon l’invention. Sur la FIG. 1 est illustrée une vue en coupe d’une portion d’une machine électrique 10 pour un véhicule automobile. Cette machine électrique 10 est par exemple un moteur électrique de traction ou de propulsion destiné à entrainer des roues motrices du véhicule. La machine électrique 10 comprend un carter 12 et un équipage tournant 14 avec un arbre rotor 16, ainsi qu’un un capteur inductif qui est configuré pour évaluer la position angulaire et/ou la vitesse de rotation de l’arbre rotor 16 de ladite machine électrique tournante 10. La machine électrique tournante 10 comprend également un contacteur 17 de mise à la masse électrique. Tel qu’illustré sur la FIG. 1 , le contacteur 17 de mise à la masse électrique est aligné sur l’axe de rotation de l’arbre rotor 16. Sur cette FIG. 1 , et sur la FIG. 3 , le contacteur 17 de mise à la masse électrique présente un embout 18 protubérant aligné sur un axe de rotation X de l’équipage tournant 14 de la machine électrique 10. Un élément conducteur électrique 20 est agencé entre deux organes 16, 17 tournant l'un par rapport à l'autre. Au moins l’un des deux organes 16, 17 de la machine 10 tourne autour de l’axe de rotation X. L’emplacement de l’élément conducteur électrique 20 est plus particulièrement visible sur la FIG. 2 qui est une vue de détail de la FIG. 1 . Sur la FIG. 1 et sur la FIG. 2 , l’élément conducteur électrique 20 est disposé entre le contacteur 17 de mise à la masse électrique et l’arbre rotor 16. L’élément électrique conducteur 20 comprend une zone de contact centrale électrique 22 de forme sphérique. La zone de contact électrique centrale 22 de forme sphérique est destinée à être mise en contact d’une part avec le centre de l’arbre rotor 16 et d’autre part avec l’extrémité de l’embout 18 protubérant du contacteur 17 de mise à la masse électrique. Selon un mode de réalisation particulier de l’arbre rotor 16, celui-ci comprend à une extrémité une face de contact qui présente en son centre une cavité sphérique. Le rayon de la sphère de cette cavité au centre de la face de contact de l’arbre rotor 16 et supérieur au rayon de la sphère de la zone de contact centrale électrique 22 de forme sphérique de l’élément conducteur électrique 20. Dans ce mode de réalisation, un contact sphère/sphère est ainsi établi pour le passage du courant électrique entre l’arbre rotor 16 et l’élément conducteur électrique 20. Un contact sphère/sphère est plus fiable qu’un contact plan/plan ou sphère/plan pour assurer le passage du courant électrique. Par ailleurs, un élément conducteur électrique 20 proposant un contact sphère/sphère peut s’avérer plus compact qu’un contact plan/plan dans l’enceinte de la machine électrique tournante 10. L’élément électrique conducteur 20 comprend également un bord périphérique 24 qui entoure au moins partiellement la zone de contact électrique centrale 22 de forme sphérique. Le bord périphérique 24 est destiné à maintenir l’élément conducteur électrique 20 en position à l’intérieur de la machine électrique 10. Ladite zone de contact électrique centrale 22 est reliée au bord périphérique 24 par l’intermédiaire d’un bras élastique 26, comme illustré sur la FIG. 3 . Par « élastique », l’on entend que l’élément électrique conducteur 20 peut être légèrement déformé de manière à déplacer la zone de contact électrique centrale 22 par rapport au bord périphérique 24, tout en étant configuré pour reprendre sa forme initiale en absence de sollicitation extérieure. Le déplacement de la zone de contact électrique centrale 22 par rapport au bord périphérique 24 est parallèle à l’axe de rotation des deux organes 16, 17 tournant entre lesquels l’élément conducteur électrique 20 est destiné à être agencé. De cette façon, l’élément électrique conducteur 20 assure simultanément une mise à la masse électrique et une fonction ressort. Selon un mode de réalisation non illustré, l’élément électrique conducteur 20 peut comprendre plusieurs bras élastiques 26. L’on peut par exemple imaginer un élément électrique conducteur 20 pour lequel le bord périphérique 24 est discontinu et pour lequel chaque portion du bord périphérique est liée à la zone de contact électrique centrale 22 par un bras élastique 26. Selon un mode de réalisation spécifique, l’élément électrique conducteur 20 est fabriqué dans un matériau métallique, notamment du cuivre. Le cuivre est un très bon conducteur électrique, ainsi qu’un excellent conducteur thermique. Ainsi, dans le cas d’un échauffement de l’élément électrique conducteur 20, la chaleur est véhiculée dans l’ensemble dudit élément 20 en cuivre, de la zone de contact électrique centrale 22 de forme sphérique vers le bord périphérique 24. Le bord périphérique 24 peut alors être utilisé pour refroidir efficacement l’élément électrique conducteur 20 dans le cas d’un échauffement de l’élément électrique conducteur 20. Dans le cas où l’élément électrique conducteur 20 est fabriqué dans un matériau métallique, l’élément électrique conducteur 20 présente une épaisseur assez fine, de sorte à permettre une déformation élastique dudit élément 20, et plus particulièrement un déplacement de la zone de contact électrique centrale 22 par rapport au bord périphérique 24 par l’intermédiaire du bras élastique 26 qui relie la zone de contact électrique centrale 22 audit bord périphérique 24. Selon un exemple, l’élément électrique conducteur 20 présente une épaisseur de quelques mm, par exemple une épaisseur comprise entre 1mm et 6mm, et plus particulièrement égale à 3mm. Selon un mode de réalisation spécifique, l’élément électrique conducteur 20 peut être au moins partiellement recouvert d’un revêtement conducteur configuré pour augmenter la conductivité électrique, notamment dans la zone de contact électrique centrale 22 de forme sphérique. Un tel revêtement, localisé ou non, peut permettre un meilleur passage du courant électrique et donc une mise à la masse plus sûre. Le revêtement électrique peut se présenter sous la forme d’une couche en argent ou tout autre matériau présentant une conductivité électrique élevée. Selon un mode de réalisation spécifique, l’élément électrique conducteur 20 peut être au moins partiellement recouvert d’un revêtement protecteur configuré pour protéger l’élément conducteur électrique 20 contre la corrosion. Un tel revêtement peut permettre d’allonger la durée de vie de l’élément électrique conducteur 20. En complément ou alternativement, l’élément électrique conducteur 20 peut être au moins partiellement recouvert d’un revêtement protecteur configuré pour protéger l’élément conducteur électrique 20 contre l’oxydation, en particulier dans le cas où l’élément électrique conducteur 20 est fabriqué dans un matériau métallique comme le cuivre qui a tendance à s’oxyder avec le temps. Un tel revêtement peut permettre d’allonger la durée de vie de l’élément électrique conducteur 20. Selon un mode de réalisation spécifique, l’élément électrique conducteur 20 peut être au moins partiellement recouvert d’un revêtement protecteur configuré pour protéger l’élément conducteur électrique 20 contre l’abrasion, notamment dans la zone de contact électrique centrale 22 de forme sphérique. Un tel revêtement peut permettre d’allonger la durée de vie de l’élément électrique conducteur 20. Selon un mode de réalisation spécifique, l’élément électrique conducteur comprend un moyen de blocage configuré pour empêcher une mise en rotation de l’élément conducteur lorsque celui-ci est monté dans la machine électrique tournante. Un tel moyen de blocage peut se présenter sous la forme d’une couche de colle sur le bord périphérique 24 de l’élément électrique conducteur 20, la couche de colle permet alors de maintenir en place l’élément électrique conducteur 20 dans la machine électrique tournante 10. Alternativement, le moyen de blocage peut se présenter sous la forme d’un méplat dans le bord périphérique 24 de l’élément électrique conducteur 20, en particulier dans le cas où ledit bord 24 présente une forme sensiblement circulaire. Alternativement, le moyen de blocage peut affecter l’ensemble du bord périphérique 24 de l’élément électrique conducteur 20, ledit bord 24 peut par exemple présenter une forme polygonale, notamment carrée, rectangulaire, pentagonale ou encore hexagonale pour empêcher une mise en rotation de l’élément électrique conducteur 20 lorsque celui-ci est monté dans la machine électrique tournante 10. Selon un mode de réalisation spécifique, l’élément électrique conducteur 20 peut présenter un moyen d’évacuation de liquide configuré pour chasser l’huile présente dans la machine électrique tournante 10. Le moyen d’évacuation peut se présenter sous la forme de reliefs, tels que des stries, des sillons ou des nervures, à la surface de l’élément électrique conducteur 20. Le ou les reliefs peuvent présenter une forme en spirale. Préférentiellement, le sens d’enroulement d’un tel relief en forme de spirale est en cohérence avec le sens de rotation préférentiel de rotation de la machine électrique. Une première extrémité d’un tel relief peut être située à proximité du centre de la zone de contact électrique centrale 22 tandis qu’une deuxième extrémité du même relief peut être située à proximité du bord périphérique 24 afin de chasser l’huile présente sur la zone de contact électrique centrale 22. Selon un mode de réalisation spécifique, l’élément électrique conducteur 20 peut comprendre plusieurs pièces, en particulier deux pièces, et notamment une paroi de fond 28 configurée pour être montée sur le bord périphérique 24. Dans ce mode de réalisation spécifique, la paroi de fond 28 et le bord périphérique 24 présentent une surface de contact suffisante pour ne pas être préjudiciables à la conductivité électrique. La paroi de fond 28 peut par exemple être clipsée ou vissée ou collée sur le bord périphérique 24. Une telle paroi de fond 28 peut permettre d’envisager diverses formes pour l’élément électrique conducteur 20 qui ne sont pas réalisables dans le cas d’un élément électrique conducteur 20 qui comprend une unique pièce monobloc. Par ailleurs, une telle paroi de fond 28 peut faciliter le montage de l’élément électrique conducteur 20 au sein de la machine électrique tournante 10. Dans le mode de réalisation illustré sur la FIG. 3 , la paroi de fond comprend en son centre une cloche 30 creuse de forme cylindrique avec un embout 32 de forme sphérique. Cette cloche 30 est alignée sur l’axe de rotation X. L’embout 18 du contacteur 17 de mise à la masse électrique est destiné à être logé à l’intérieur de cette cloche 30 creuse, de sorte que l’extrémité 18 du contacteur 17 de mise à la masse électrique touche le fond de la cloche 30 creuse. Grâce à l’élasticité du bras élastique 26, la zone de contact électrique centrale 22 de forme sphérique est amené à entrer en contact avec la surface extérieure de l’embout 32 de forme sphérique de la cloche 30, de manière à établir un contact électrique pour permette le passage du courant électrique entre le l’arbre rotor 16 et contacteur 17 de mise à la masse électrique. Il est ainsi possible de concevoir un autre mode de réalisation pour élément électrique conducteur 20 qui permet de réduire les frottements tout en présentant une meilleure conductivité électrique ainsi qu’une fonction ressort plus fiable ; et de faciliter le montage de l’élément conducteur électrique 20 au sein de la machine électrique tournante 10. Élément conducteur électrique (20) pour une machine électrique d’un véhicule automobile, l’élément conducteur électrique (20) étant destiné à être agencé entre deux organes (16, 17) tournant l'un par rapport à l'autre, au moins l’un des organes (16, 17) de la machine (10) tournant autour d’un axe de rotation (X), l’élément conducteur électrique (20) étant caractérisé en ce qu’il comprend une zone de contact électrique centrale (22) de forme sphérique pour établir un contact électrique entre lesdits organes (16, 17), et un bord périphérique (24) destiné à maintenir l’élément conducteur électrique (20) en position à l’intérieur de ladite machine électrique (10), ladite zone de contact centrale (22) étant reliée au bord périphérique (24) par l’intermédiaire d’un bras élastique (26) configuré pour permettre une déformation élastique de l’élément électrique conducteur (20) et notamment un déplacement de la zone de contact centrale (22) par rapport au bord périphérique (24), le déplacement étant parallèle à l’axe de rotation (X). Élément conducteur électrique (20) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il est fabriqué dans un matériau métallique, notamment du cuivre. Élément conducteur électrique (20) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il est au moins partiellement recouvert d’un revêtement conducteur configuré pour augmenter la conductivité électrique, notamment dans la zone de contact électrique centrale (22) de forme sphérique. Élément conducteur électrique (20) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il est au moins partiellement recouvert d’un revêtement protecteur configuré pour protéger l’élément conducteur électrique (20) contre la corrosion et/ou l’oxydation et/ou caractérisé en ce qu’il est au moins partiellement recouvert d’un revêtement protecteur configuré pour protéger l’élément conducteur électrique (20) contre l’abrasion, notamment dans la zone de contact électrique centrale (22) de forme sphérique. Élément conducteur électrique selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il présente un moyen d’évacuation de liquide configuré pour chasser l’huile présente dans la machine électrique tournante (10). Élément conducteur électrique selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un moyen de blocage configuré pour empêcher une mise en rotation de l’élément électrique conducteur (20) lorsque celui-ci est monté dans la machine électrique tournante (10). Élément conducteur électrique selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une paroi de fond (28) configurée pour être montée sur le bord périphérique (24). Machine électrique tournante (10), caractérisée en ce qu’elle comprend un élément conducteur électrique (20) selon l’une des revendications précédentes. Machine électrique tournante (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l’élément conducteur électrique (20) est agencé entre un contacteur (17) de mise à la masse électrique de la machine électrique tournante (10) et un arbre rotor de la machine électrique tournante (10), de sorte que la zone de contact électrique centrale (22) établisse un contact électrique entre ledit contacteur (17) et l’arbre rotor. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il est équipé d’une machine électrique tournante (10) selon la revendication précédente.