INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Avantageusement, le premier organe de guidage en rotation et le premier organe complémentaire sont électriquement conducteurs et sont reliés électriquement l’un à l’autre, le premier organe de guidage en rotation étant relié électriquement à la source de puissance électrique et le premier organe complémentaire étant relié électriquement au propulseur. On comprend ainsi que l’invention propose de tirer parti d’un élément déjà présent dans l’architecture du drone, à savoir un organe de guidage en rotation du premier arbre sur le châssis, en lui conférant une deuxième fonction de transmission d’une puissance électrique. Il s’avère en effet que les organes de guidage en rotation présents dans un drone, ainsi que les organes complémentaires, peuvent être réalisés dans un matériau électriquement conducteur, notamment en bronze. Il peut indifféremment s’agir d’organes de guidage par contact direct, par interposition d’une bague de frottement ou d’un revêtement de surface, ou encore par élément roulant, et employant notamment des roulements, des paliers ou encore des patins. Ces organes de guidage en rotation sont en plus nécessairement en contact avec les organes complémentaires, le long du premier arbre, afin de pouvoir réaliser leur fonction de guidage. En reliant électriquement un organe de guidage en rotation à la source de puissance électrique du drone et l’organe complémentaire à cet organe de guidage en rotation au propulseur du drone, la puissance électrique peut donc transiter du châssis vers le propulseur via ce contact entre l’organe de guidage en rotation et l’organe complémentaire, y compris lorsque l’orientation du propulseur est modifiée au moyen d’une rotation de l’arbre, sans toutefois générer un encombrement supplémentaire.
Dans l’invention, le premier organe de guidage en rotation peut être relié électriquement, directement ou indirectement, à la source de puissance électrique et le premier organe complémentaire peut être relié directement ou indirectement au propulseur. Les termes « liaison électrique indirecte » peuvent par exemple indiquer qu’un ou plusieurs éléments peuvent être électriquement interposés entre la source de puissance électrique, respectivement le propulseur, et le premier organe de guidage en rotation, respectivement le premier organe de guidage en rotation complémentaire. Par exemple, un câble pourra être relié à une batterie électrique du drone et être soudé sur le premier organe de guidage en rotation.
Avantageusement, le drone comporte un deuxième organe de guidage en rotation du premier arbre autour dudit premier axe de rotation et le premier arbre comporte un deuxième organe complémentaire agencé pour coopérer mécaniquement avec le deuxième organe de guidage en rotation de sorte à supprimer au moins un degré de liberté du premier arbre, le deuxième organe de guidage en rotation et le deuxième organe complémentaire étant électriquement conducteurs et étant reliés électriquement l’un à l’autre, le deuxième organe de guidage en rotation étant relié électriquement à la source de puissance électrique et le deuxième organe complémentaire étant relié électriquement au propulseur. Selon cette caractéristique, il est possible de transmettre un courant électrique, notamment alternatif ou continu, généré à partir de la source de puissance électrique au propulseur, la paire premier organe de guidage en rotation-premier organe complémentaire formant par exemple une borne de phase, ou une borne positive, et la paire deuxième organe de guidage en rotation-deuxième organe complémentaire formant par exemple une borne de neutre, ou une borne négative.
Avantageusement, on pourra par exemple prévoir que le deuxième organe complémentaire comporte une bande montée sur la couronne, sur une face opposée à la face sur laquelle est montée le premier organe complémentaire, et le deuxième organe de guidage en rotation comporte un patin en appui plan sur ladite bande de ce deuxième organe complémentaire. Le cas échéant, les patins des premiers et deuxièmes organes de guidage en rotation pourront être en vis-à-vis. De préférence, les bandes pourront être assemblées de part et d’autre de la couronne au moyen d’une même vis, ladite vis étant équipée d’un organe isolant sur son pourtour. Cet organe isolant permet d’éviter un passage direct du courant d’une bande vers l’autre. En variante, on pourra prévoir que le deuxième organe complémentaire comporte une bande montée sur la couronne, sur la même face supportant le premier organe complémentaire, le deuxième organe complémentaire étant par exemple agencé concentriquement au premier organe complémentaire, c’est-à-dire radialement décalé vers l’intérieur ou l’extérieur vis-à-vis de ce premier organe complémentaire. Le cas échéant, le deuxième organe de guidage en rotation pourra comporter un patin en appui plan sur ladite bande de ce deuxième organe complémentaire.
Selon un exemple de réalisation de l’invention, cumulatif ou alternatif, l’un de la couronne et de l’organe de guidage en rotation comporte un élément mâle et l’autre de la couronne et de l’organe de guidage en rotation comporte un élément femelle. Selon cette caractéristique, la couronne et l’organe de guidage en rotation s’accouplent de sorte à assurer le guidage en rotation de la couronne. On comprend alors que dans le cas où la couronne comporte l’élément mâle ce dernier viendra se loger dans l’élément femelle de l’organe de guidage en rotation. Réciproquement, lorsque la couronne comporte l’élément femelle, ce dernier recevra l’élément mâle dudit organe de guidage en rotation.
Selon un exemple de réalisation cumulatif de l’invention, l’élément mâle est une nervure formée sur au moins une partie de la circonférence de la couronne, et ledit organe de guidage en rotation comporte une pièce montée rotative autour d’un axe sensiblement parallèle au premier axe et pourvue d’une gorge formant l’élément femelle. Selon cette caractéristique, la nervure vient se loger dans la gorge qui, par sa forme, permet de maintenir la nervure lors de la rotation de la couronne autour du premier axe.
Avantageusement, la nervure peut présenter un profil sensiblement complémentaire au profil de la gorge de ladite pièce. Par exemple, la nervure et la gorge pourront chacune présenter un profil trapézoïdal, les faces obliques de la nervure venant en appui contre les faces obliques de la gorge de ladite pièce. Selon cette caractéristique, le profil trapézoïdal permet de réduire les frottements entre la nervure et l’organe de guidage en rotation, contribuant ainsi à une économie d’énergie et une moindre sollicitation des matériaux, permettant de rallonger la vie utile du drone. En variante, ladite couronne comporte au moins une gorge sur au moins une partie, notamment la totalité, de sa circonférence, la gorge formant l’élément femelle ainsi que le premier organe complémentaire, et le premier organe de guidage en rotation comporte une pièce montée rotative sur le châssis autour d’un axe sensiblement parallèle au premier axe et pourvue d’une nervure formant l’élément mâle.
Selon un exemple de réalisation, la nervure pourra être une nervure centrale, positionnée au niveau d’une partie médiane de la surface externe de la couronne. Le cas échéant, la couronne pourra comporter une première pluralité de dents disposées au-dessus de la nervure centrale et une deuxième pluralité de dents disposées en dessous de la nervure centrale. Selon un autre exemple de réalisation, la nervure pourra être une nervure désaxée, positionné au niveau d’un bord supérieur ou inférieur de la surface externe de la couronne. Le cas échéant, la couronne pourra comporter deux nervures désaxées, positionnées respectivement au niveau d’un bord supérieur et inférieur de la surface externe de la couronne, la couronne comportant une pluralité de dents disposées entre les deux nervures, et chaque nervure étant engagée dans une gorge dédiée du premier organe de guidage en rotation.
Avantageusement, l’organe de guidage en rotation pourra comporter deux galets, notamment coniques, superposés et agencés pour définir un espace entre les galets formant ladite gorge. En variante, ledit organe de guidage en rotation pourra comporter un roulement de type poulie à gorge.
Dans un mode de réalisation de l’invention alternatif ou cumulatif, ladite couronne comporte au moins une nervure sur au moins une partie, notamment la totalité, de sa circonférence, la nervure formant l’élément mâle, l’organe de guidage en rotation comporte un patin de friction monté fixe sur le châssis et pourvue d’une gorge formant l’élément femelle.
Dans un mode de réalisation de l’invention, l’organe de guidage en rotation comporte un élément en appui plan sur une surface inférieure et/ou supérieure de la couronne. Selon cette caractéristique l’élément en appui plan permet de maintenir et de guider la couronne lors du mouvement de rotation de cette dernière.
Avantageusement, le premier organe complémentaire comporte une bande montée sur la couronne et le premier organe de guidage en rotation comporte un patin en appui plan sur ladite bande.
La base 21 est en outre recouverte de la couche 24 de matériau conducteur constitué d'un matériau métallique appliqué par dépôt électrolytique ou par dépôt sans courant afin de recouvrir au moins partiellement la surface extérieure de la base 21.
En variante, toutes les surfaces de la base 21 peuvent être recouvertes de la couche 24.
Dans tous les modes de réalisation, le matériau métallique de la couche conductrice 24 peut être un matériau noble, tel que l'or, l'argent, le platine, ou un matériau commun, tel que l'étain ou le nickel.
Les métaux nobles sont extrêmement résistants aux altérations chimiques et donc à la corrosion. En outre, le placage offre une surface de glissement plus dure qu'un revêtement époxy et est donc plus résistante au cours du temps à l'abrasion du balai.
Les métaux communs présentent très rapidement une couche de corrosion, mais qui est toutefois suffisamment mince pour conserver de bonnes performances électriques.
En combinant un balai de mise à la masse avec un manchon dont la surface de glissement est constituée d'un matériau conducteur de ce type, on réduit la résistance de contact et la tension de claquage du balai pendant la durée de vie du moteur.
Grâce à l'invention, les altérations de la surface de glissement sont réduites pendant la durée de vie de la machine.
Il convient de noter que la machine électrique a été décrite en référence à un exemple de mode de réalisation dans lequel l'arbre est la pièce rotative et le boîtier est la pièce non rotative. Cependant, l'invention concerne également des modes de réalisation dans lesquels l'arbre est la pièce non rotative et le boîtier est la pièce rotative. De manière générale, le balai de mise à la masse en fibres est fixé à la pièce non rotative ou à la bague non rotative du roulement et le manchon conducteur est fixé à la pièce rotative ou à la bague rotative du roulement.
Ensemble pour machine électrique Domaine technique de l'invention La présente invention concerne de manière générale le domaine des machines électriques.
Elle concerne plus particulièrement un ensemble pour machine électrique.
L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans la réalisation de machines électriques pour moteurs de véhicules automobiles.
Etat de la technique Une machine électrique comprend généralement un stator et un rotor agencés dans un carter. Au cours du fonctionnement de la machine électrique, le rotor se charge électriquement à la manière d’un condensateur. Lorsque la charge électrique accumulée est trop importante, le rotor se décharge en générant des arcs électriques par les chemins de plus faible résistance, c’est-à-dire au niveau des roulements à billes ou des engrenages liés mécaniquement à l’arbre de sortie du rotor. Ces arcs électriques produisent de micro-détériorations au niveau des roulements à billes ou des engrenages qui, sur le long terme, augmentent la friction du rotor et dégradent les performances du moteur électrique.
Une solution pour contrôler la décharge du rotor est de relier électriquement le carter et l’arbre de sortie du rotor au moyen d’un élément de jonction conducteur. Le carter est quant à lui relié à un potentiel de référence. Le rotor peut ainsi être « mis à la masse ».
On connait par exemple du document US2016/010750 un disque annulaire en feutrine conductrice qui est disposé autour de l’arbre de sortie du rotor et qui est en contact avec le carter. La feutrine est cependant un matériau fragile et couteux, ce qui limite sa mise en œuvre industrielle.
De plus, la vitesse tangentielle en périphérie de l’arbre de sortie du rotor (qui tourne typiquement à plus de 20 000 tours/minutes) est élevée, ce qui entraine une usure importante de l’élément de jonction.
Enfin, l’élément de jonction impose de recourir à un arbre de sortie plus long et donc aussi plus fragile.
Dans un mode de réalisation de l’invention, la bande est une portion de bague ou une bague complète réalisée dans un matériau électriquement conducteur, notamment en aluminium, la bande étant fixée, par exemple par vissage, à une surface supérieure ou inférieure de la couronne du premier arbre. Le cas échéant, on pourra envisager que le premier organe complémentaire comporte plusieurs bandes réparties sur la circonférence de la couronne du premier arbre. Si on le souhaite, la bande pourra être revêtue d’un revêtement, notamment un film d’huile ou de graisse électriquement conductrice revêtant ou imprégnant l’un et/ou l’autre de la bande et/ou du patin, venant s’interposer entre la bande et le patin ; ledit revêtement pourra être intégré au patin notamment au moment de sa fabrication. De préférence, au moins un câble relié électriquement à la source de puissance électrique peut être soudé au patin. En variante, ledit câble pourra être inséré dans une cosse montée et reliée électriquement à la bande.
Avantageusement, le patin est réalisé dans un matériau électriquement conducteur, notamment en bronze. Le premier organe de guidage en rotation pourra comporter plusieurs patins, décalés radialement et/ou longitudinalement, en appui plan sur ladite bande. De préférence, au moins un câble relié électriquement à la source de puissance électrique peut être soudé au patin.
Avantageusement, le premier organe de guidage en rotation pourra également comporter un rouleau ou un roulement, notamment décalé radialement en arrière du patin ou décalé longitudinalement du patin, et venant en contact avec la couronne du premier arbre ou avec la bande. Par exemple, le rouleau pourra être monté rotatif sur le châssis autour d’un axe sensiblement parallèle au premier axe de rotation et pourra venir au contact d’une nervure prévue sur la couronne. En variante, le roulement pourra être monté rotatif sur le châssis autour d’un axe sensiblement perpendiculaire au premier axe de rotation, et notamment passant par le centre de la couronne du premier arbre, et pourra venir au contact d’une face supérieure, ou inférieure, de la bande.
Si on le souhaite, le châssis, et notamment le premier organe de guidage en rotation, comporte un module de plaquage du patin sur la bande. Le module de plaquage est agencé pour exercer un effort sur le patin en direction de la bande. Selon un exemple, le patin pourra comporter une tige à l’extrémité de laquelle est formée une plaque, et le module de plaquage pourra comporter une pièce de guidage dans laquelle est engagée la tige du patin ainsi qu’un ressort de compression agencé autour de la tige et venant en butée d’une part contre un rebord de la pièce de guidage et d’autre part contre la plaque du patin. En variante, le module de plaquage pourra comporter un logement ouvert en direction de la bande et dans lequel est logé le patin, et au moins un ressort de compression solidaire du patin et du fond du logement.
Avantageusement, l’organe de guidage en rotation est fixé sur le châssis par vissage dans un trou oblong. Cette caractéristique permet de régler la position de l’organe de guidage en rotation dans une plage continue de positions.
On pourra envisager que le châssis comporte une pluralité de premiers organes de guidage en rotation chacun coopérant avec un premier organe complémentaire prévu sur le premier arbre, par exemple un premier organe de guidage en rotation comporte plusieurs patins en appui plan sur une bande montée sur la couronne ainsi que deux galets coniques superposés entre lesquels est logée une nervure périphérique de la couronne ainsi que deux autres premiers organes de guidage comportant chacun seulement deux galets coniques superposés entre lesquels est logée une nervure périphérique de la couronne ainsi que deux autres premiers organes de guidage comportant chacun seulement deux galets coniques superposés entre lesquels est logée la nervure périphérique de la couronne. Le cas échéant, on pourra prévoir qu’une partie seulement de l’une et/ou seule l’une, voire certaines seulement, de ces paires premier organe de guidage en rotation-premier organe complémentaire, soit électriquement conductrice et/ou électriquement reliée à la source de puissance électrique et au propulseur.
Dans un mode de réalisation de l’invention, le drone comporte une pluralité de pieds fixes s’étendant depuis le châssis vers une embase commune à laquelle ils sont fixés et une pluralité de pieds mobiles s’étendant depuis une embase mobile, montée rotative sur l’embase commune autour du premier axe de rotation, vers la couronne à laquelle ils sont fixés. Cette caractéristique permet de maintenir le premier arbre en suspension et permet de transférer la poussé du propulseur à l’ensemble du drone lors de son déplacement.
Avantageusement, le drone comporte une unité centrale de contrôle du drone apte à échanger des données avec le propulseur. Le cas échéant, un collecteur tournant est agencé dans l’embase commune et dans l’embase mobile, au moins un câble s’étendant depuis l’unité centrale de contrôle vers le collecteur tournant en passant dans l’un des pieds fixes et un autre câble s’étendant depuis le collecteur tournant vers le propulseur en passant dans l’un des pieds mobiles. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux dans le cas où le premier arbre est une couronne, dans la mesure où cet ensemble de pieds permet d’assurer le maintien du premier arbre sur le châssis, le premier arbre étant ainsi en suspension dans l’espace prévu dans le châssis et dans lequel le premier arbre peut tourner. On profite ainsi de cette structure de maintien tubulaire pour y faire passer des câbles afin d’assurer l’échange de données entre l’unité centrale de contrôle et le propulseur. L’embase commune et l’embase mobile forment une pièce commune creuse, dans laquelle est agencée le collecteur tournant. Ce type de collecteur tournant permettant une connexion électrique entre une partie fixe, au niveau de l’embase commune, et une partie tournante, au niveau de l’embase mobile, étant connu en soi, il ne sera pas décrit de façon plus détaillée.
De préférence, l’unité centrale de contrôle du drone pourra être apte à échanger des données avec un ou plusieurs capteurs du propulseur, comme une centrale inertielle et/ou avec un variateur de vitesse d’un ou plusieurs moteurs du propulseur.
Avantageusement, le deuxième dispositif d’entrainement comporte un moteur équipé d’un axe rotatif autour du deuxième axe de rotation ; le deuxième arbre comporte un organe de transmission relié mécaniquement à l’axe rotatif du moteur de sorte qu’une rotation de l’axe du moteur soit transmise au deuxième arbre ; le premier organe complémentaire du deuxième arbre comporte un premier palier monté sur l’organe de transmission du deuxième arbre et le premier organe de guidage en rotation du premier arbre comporte un deuxième palier monté concentriquement autour du premier palier.
Avantageusement, le premier palier et le deuxième palier sont électriquement conducteurs et sont reliés électriquement l'un à l'autre. Cette configuration permet de réduire considérablement l’encombrement et le poids des éléments participant à la transmission de la puissance électrique du propulseur.
Avantageusement, le premier palier pourra être une bague ou un manchon réalisé dans un matériau électriquement conducteur, notamment en bronze et par exemple en bronze fritté et imprégné d’un lubrifiant comme de la graisse électriquement conductrice ou non conductrice, d’axe longitudinal sensiblement identique au deuxième axe de rotation et monté de façon fixe sur l’organe de transmission du deuxième arbre qui est emmanché dans ce premier palier. Le cas échéant, au moins un câble relié électriquement, directement ou indirectement, au propulseur peut être soudé au premier palier. En variante, ledit câble pourra être inséré dans une cosse montée et reliée électriquement au premier palier.
De préférence, le deuxième palier pourra être une bague ou un manchon réalisé dans un matériau électriquement conducteur, notamment en bronze, d’axe longitudinal sensiblement identique au deuxième axe de rotation, monté de façon libre ou fixe sur le premier arbre et de diamètre sensiblement supérieur à celui du premier palier. Le cas échéant, au moins un câble relié électriquement à la source de puissance électrique peut être soudé au deuxième palier. En variante, ledit câble pourra être inséré dans une cosse montée et reliée électriquement au premier palier.
Avantageusement, la surface intérieure du deuxième palier et la surface extérieure du premier palier sont lisses et sont en contact direct l’une avec l’autre. En variante, un revêtement, notamment un film d’huile ou de graisse électriquement conductrice revêtant ou imprégnant l’un et/ou l’autre des paliers, pourra être interposé entre la surface intérieure du deuxième palier et la surface extérieure du premier palier ; ledit revêtement pourra être intégré au patin notamment au moment de sa fabrication.
Avantageusement, le drone comportant une unité centrale de contrôle du drone apte à échanger des données avec le propulseur, le deuxième arbre comprend deux pivots diamétralement opposés et montés chacun pivotant dans un renfoncement du premier arbre, lesdits renfoncements se faisant face, l’organe de transmission du deuxième arbre est agencé sur l’un des pivots du deuxième arbre pour s’étendre dans un desdits renfoncements et l’axe rotatif du moteur s’étend dans ce renfoncement, un collecteur tournant est agencé dans l’autre des renfoncement du premier arbre, et au moins un câble s’étend depuis l’unité centrale de contrôle vers le collecteur tournant en passant dans le premier arbre et un autre câble s’étend depuis le collecteur tournant vers le propulseur en passant dans le deuxième arbre. De préférence, ledit collecteur tournant pourra être relié à l’unité centrale de contrôle du drone par exemple via le collecteur tournant prévu dans l’embase commune et l’embase mobile.
La perméabilité magnétique du matériau µ s'exprime par le produit de la perméabilité du vide µ 0 et de la perméabilité relative µ r :
µ = µ 0 * µ r
µ 0 est une constante universelle, la constante magnétique (ou perméabilité magnétique du vide), qui vaut 4π × 10 −7 H/m. Dans l’air, la perméabilité magnétique relative µ r est approximativement égale à 1. Le matériau du circuit magnétique présente typiquement une perméabilité magnétique relative de 10 à 100. Plus la perméabilité magnétique d’un élément est forte, plus la reluctance dans cet élément est faible. Cependant, une perméabilité magnétique relative plus élevée entrainerait une baisse trop importante de la valeur de saturation en champ magnétique et impliquerait une perte d’énergie conduisant à un échauffement important.
Le nombre d’Ampère-tours qui dimensionne le circuit magnétique est donné par la loi d’Hopkinson :
étant le flux d'induction magnétique. Ledit flux correspond à l’induction magnétique dans une surface donnée. Dans la zone d’éjection, on cherche à augmenter le flux magnétique sans diminuer la surface concernée, afin de pouvoir trier une certaine quantité et un certain volume d’objets.
La réluctance R totale du système de tri est la somme de quatre reluctances pour les quatre zones du système de tri, chaque reluctance étant donnée par l’équation (1) avec les paramètres longueur l, surface S et perméabilité magnétique µ des quatre zones respectives :