FR3067883A1 - Porte-balai pour machine electrique tournante - Google Patents

Abstract

La présente invention propose une machine électrique tournante notamment pour véhicule automobile. La machine comporte des parties actives ; un carter (11) ; un porte-balai (24) comportant au moins un balai (23), une trace d'excitation électrique (44) dudit balai et un boitier (37) formé d'un matériau électriquement isolant ; et un ensemble électronique (36) comportant un module de commande (61) et une trace d'excitation (48) reliant la trace d'excitation (44) du porte-balai audit module de commande. Le module de commande (61) comporte une trace de masse (63), ladite trace de masse (63) étant reliée électriquement au carter (11) par l'intermédiaire du porte-balai (24).

Description

L’invention concerne notamment un porte-balai pour une machine électrique tournante.

L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des machines électriques tournantes telles que les alternateurs, les alterno-démarreurs ou encore les machines réversibles. On rappelle qu’une machine réversible est une machine électrique tournante apte à travailler de manière réversible, d’une part, comme générateur électrique en fonction alternateur et, d’autre part, comme moteur électrique par exemple pour démarrer le moteur thermique du véhicule automobile.

Une machine électrique tournante comprend un rotor mobile en rotation autour d’un axe et un stator fixe entourant le rotor. Le rotor, le stator et l’axe sont montés dans un carter qui supporte également un ensemble électronique contrôlant le fonctionnement de la machine. En mode alternateur, lorsque le rotor est en rotation, il induit un champ magnétique au stator qui le transforme en courant électrique afin d’alimenter l’électronique du véhicule et de recharger la batterie. En mode moteur, le stator est alimenté électriquement et induit un champ magnétique entraînant le rotor en rotation.

Dans le cadre de la réduction d’émission de gaz et en particulier de CO2 et de l’hybridation des véhicules, de nouvelles fonctions ont été développées. Ces nouvelles fonctions sont par exemple l’arrêt du moteur à l’arrêt du véhicule, le freinage récupératif, la traction en mode électrique à faible vitesse. Ces fonctions sont réalisées par la machine électrique tournante qui doit donc être plus puissante. Pour cela, la machine électrique tournante fonctionne suivant un réseau électrique différent du réseau électrique classiquement utilisé sur l’ensemble du véhicule. En effet, le réseau électrique classique qui accepte une tension maximum de l’ordre de 16V nécessiterait des niveaux de courant trop élevés pour la puissance nécessaire à l’intégration simultanée de toutes les nouvelles fonctions et des fonctions classiques d’un alternateur telles que la charge de la batterie et l’alimentation des consommateurs électriques. Le réseau électrique classique n’est plus adapté au-delà d’un certain niveau de puissance requis pour assurer correctement ces nouvelles fonctions.

L’intégration de ces deux réseaux électriques à l’intérieur du véhicule entraîne que la machine électrique tournante doit être capable de gérer ces différentes tensions. Les deux réseaux électriques présentent le même potentiel de masse, dit masse châssis, qui est relié notamment à la carcasse du véhicule. L’excitation de la machine est faite avec le second réseau électrique qui a un niveau de tension plus élevé que celui du premier réseau classiquement utilisé dans le véhicule. La commande de la machine via le contrôle moteur est faite par l’intermédiaire du premier réseau. Ainsi, l’ensemble électronique de la machine est relié aux deux réseaux électriques.

Le premier réseau permet également de ramener la masse à l’ensemble électronique de la machine. Cependant, le chemin permettant de relier la masse à l’ensemble électronique n’est pas direct et peut être plus ou moins long et donc inductif en fonction de l’agencement du véhicule. Un décalage entre la masse châssis et la masse ramenée à l’ensemble électronique peut se créer notamment à cause des chutes de tension dans le circuit d’alimentation de la machine. Un tel décalage entraîne des problèmes de compatibilité électromagnétique avec l’environnement moteur.

La présente invention vise à réduire les inconvénients de l’art antérieur et en particulier à éviter les problèmes de compatibilité électromagnétique.

A cet effet, la présente invention a donc pour objet une machine électrique tournante notamment pour véhicule automobile. Selon la présente invention, la machine comporte des parties actives comprenant notamment un rotor et un stator ; un carter entourant les parties actives. La machine comporte, en outre, un porte-balai comportant au moins un balai permettant l’alimentation électrique d’une des parties actives, au moins une trace d’excitation électrique dudit balai et un boitier formé d’un matériau électriquement isolant, le boitier entourant au moins une partie de la trace d’excitation et comportant un logement logeant au moins en partie le balai. De plus, la machine comporte un ensemble électronique comportant un module de commande adapté pour piloter ladite machine et une trace d’excitation reliant la trace d’excitation du porte-balai audit module de commande. Toujours selon l’invention, l’ensemble électronique comporte une trace de masse, ladite trace de masse étant reliée électriquement au module de commande et au carter par l’intermédiaire du porte-balai.

Grâce à la présente invention, le module de commande a une connexion directe avec le potentiel de masse. Cela permet d’améliorer la compatibilité électromagnétique de la machine avec l’environnement moteur. Ainsi, la machine est mieux protégée des perturbations extérieures et elle n’émet pas de perturbation à l’environnement extérieur.

Selon une réalisation, le porte-balai est monté sur le carter.

Selon une réalisation, le carter est à un potentiel électrique de masse.

Selon une réalisation, le porte-balai comporte une trace de masse qui est reliée électriquement, d’une part, au carter et, d’autre part, à la trace de masse de l’ensemble électronique. Un tel dispositif permet de transmettre électriquement la masse à l’ensemble électronique de manière simple et peu chère. Cela permet, en outre, d’éviter d’avoir une liaison filaire longue pour ramener la masse châssis au module de commande, ce qui évite d’avoir un chemin inductif.

Selon une réalisation, la trace de masse du porte-balai est logée au moins en partie dans un logement formé dans le boitier dudit porte-balai.

Par exemple, le logement est débouchant de manière à ce que la trace de masse présente une première portion de connexion avec la trace de masse de l’ensemble électronique et une deuxième portion de connexion avec le carter, la première portion de connexion et la deuxième portion de connexion étant, respectivement, formées par une première face et une deuxième face de la trace de masse reliées électriquement entre elles.

Selon une réalisation, la trace de masse est surmoulée au moins en partie dans le boitier du porte-balai.

Selon une réalisation, la trace de masse présente une forme de section rectangulaire, la première face et la deuxième face étant des faces opposées l’une par rapport à l’autre. Par exemple, les deux faces sont opposées axialement. Toujours par exemple, les deux faces s’étendent de manière parallèle l’une par rapport à l’autre.

Selon une réalisation, la trace de masse de l’ensemble électronique comporte une première portion de connexion avec la trace de masse du porte-balai et une deuxième portion de connexion avec le module de commande.

Par exemple la trace de masse est rapportée au module de commande. Dans une variante de réalisation, la trace de masse peut être intégrée dans le module de commande.

Selon une réalisation, l’ensemble électronique comporte un boitier sur lequel est disposé le module de commande et dans lequel sont surmoulés, au moins en partie, la trace de masse et la trace d’excitation.

Selon une réalisation, l’ensemble électronique et, en particulier, le module de commande est agencé de manière à pouvoir gérer deux réseaux électriques différents.

Selon une réalisation, le module de commande est relié à un premier réseau électrique via un module de contrôle moteur et à un second réseau électrique pour l’excitation de la machine.

Selon un exemple de réalisation, la trace d’excitation électrique du porte-balai présente une première portion de connexion avec la trace d’excitation électrique de l’ensemble électronique et une deuxième portion de connexion avec le balai.

Selon une réalisation, la trace d’excitation électrique de l’ensemble électronique présente une première portion de connexion avec la trace d’excitation électrique du porte-balai et une deuxième portion de connexion avec le module de commande.

Par exemple, la surface de la trace de masse du porte-balai est inférieure à la surface de la trace d’excitation dudit porte-balai et la surface de la trace de masse de l’ensemble électronique est inférieure à la surface de la trace d’excitation dudit ensemble électronique. En l’occurrence, la première portion de connexion de la trace de masse de l’ensemble électronique présente une surface, et en particulier une section radiale, inférieure à celle de la première portion de connexion de l’une ou l’autre des traces d’excitation dudit ensemble électronique. De manière similaire, la face de connexion de la trace de masse du porte-balai présente une surface, et en particulier une section radiale, inférieure à celle de la première portion de connexion de l’une ou l’autre des traces d’excitation dudit porte-balai.

Dans une variante de réalisation, les différentes surfaces des traces de masse peuvent être supérieures à celles des traces d’excitation.

En particulier, la surface de la première face de la trace de masse du porte-balai est inférieure à la surface de la première portion de connexion de la trace d’excitation dudit porte-balai. De même, la surface de la première portion de connexion de la trace de masse de l’ensemble électronique est inférieure à la surface de la première portion de connexion de la trace d’excitation dudit ensemble électronique.

Selon une réalisation, un contact électrique entre la trace de masse du porte-balai et la trace de masse de l’ensemble électronique et un contact électrique entre la trace de masse dudit porte-balai et le carter sont réalisés au moyen d’un même dispositif de fixation.

Selon une réalisation, le porte-balai est monté sur le carter au moyen du dispositif de fixation.

Selon une réalisation, l’ensemble électronique est monté sur le carter au moyen du dispositif de fixation.

Selon une réalisation, le carter comporte un palier avant et un palier arrière, le porte-balai et l’ensemble électronique étant montés sur ledit palier arrière.

Selon une réalisation, un contact électrique entre la trace de masse du porte-balai et la trace de masse de l’ensemble électronique est réalisé par vissage. Ce contact est, notamment un contact direct.

Selon une réalisation, un contact électrique entre la trace de masse du porte-balai et le carter est réalisé par vissage. Ce contact est, notamment un contact direct.

Dans cette réalisation, le boitier de l’ensemble électronique, le boitier 5 du porte-balai et le carter comportent, chacun, une ouverture permettant le passage du dispositif de fixation pour les relier mécaniquement ensemble. Un tel dispositif de fixation permet de relier mécaniquement lesdites pièces et de relier électriquement lesdites traces ensembles. Cela permet de réduire l’encombrement de la machine.

Par exemple, le dispositif de fixation est une vis ou un tirant. De préférence, les ouvertures respectives de l’ensemble électronique, du porte-balai et du carter sont positionnées en vis-à-vis les unes des autres.

Selon un exemple de réalisation, l’ensemble électronique comporte une pièce de serrage réalisée en matériau électriquement isolant et positionnée de manière à exercer une pression sur la trace d’excitation et la trace de masse de l’ensemble électronique. La pièce de serrage permet de garantir un bon contact électrique entre les traces de l’ensemble électronique et celles du porte-balai.

Selon une réalisation, la machine comporte au moins un dispositif d’isolation électrique permettant d’isoler électriquement les traces de masse des traces d’excitation. Le dispositif d’isolation électrique est par exemple porté par la pièce de serrage. En variante, un tel dispositif peut être porté par le boitier du porte-balai.

Selon une réalisation, le carter comporte au moins un palier et un plot s’étendant en saillie à partir du palier, le plot étant agencé pour permettre le montage du porte-balai et pour permettre le contact électrique entre le carter et la trace de masse dudit porte-balai.

Selon un exemple de réalisation, le porte-balai comprend deux balais agencés respectivement dans deux logements du boitier et reliés respectivement à deux traces d’excitation électrique. Par exemple un des balais est à un potentiel électrique positif du second réseau électrique et l’autre balai est à un potentiel électrique négatif ou de masse du second réseau électrique.

Selon un exemple de réalisation, la machine électrique tournante comporte un collecteur monté sur une des parties actives et en ce que le balai est en contact avec une trace collectrice du collecteur pour l’alimentation électrique de ladite partie active.

La machine électrique tournante peut, avantageusement, former un alternateur, un alterno-démarreur ou une machine réversible.

La présente invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de mise en oeuvre non limitatifs de l’invention et de l’examen des dessins annexés, sur lesquels :

- la figure 1 représente, schématiquement et partiellement, une vue en coupe d’une machine électrique tournante selon un exemple de mise en oeuvre de l’invention,

- la figure 2 représente, schématiquement et partiellement, une vue en pièce détachée d’une partie de la machine de la figure 1,

- la figure 3 représente, schématiquement et partiellement, une vue en perspective de dessus d’un exemple du porte-balai de la figure 1,

- la figure 4 représente, schématiquement et partiellement, une vue en perspective en transparence du porte-balai de la figure 3,

- la figure 5 représente, schématiquement et partiellement, une vue en perspective de dessous d’un exemple du porte-balai de la figure 1,

- la figure 6 représente, schématiquement et partiellement, une vue en perspective d’un exemple d’une partie de l’ensemble électronique de la figure 1,

- la figure 7 représente, schématiquement et partiellement, une vue en perspective d’un exemple de configuration de traces de l’ensemble électronique de la figure 6,

- la figure 8 représente, schématiquement et partiellement, une vue en perspective d’un exemple d’une pièce de serrage de l’ensemble électronique de la figure 1,

- la figure 9 représente, schématiquement et partiellement, une vue en coupe de la zone de fixation de l’ensemble électronique et du porte-balai sur le palier selon l’exemple de la figure 1, et

- la figure 10 représente un schéma électrique simplifié de la machine de la figure 1 dans le véhicule.

Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent les mêmes références d’une figure à l’autre.

Les modes de réalisation qui sont décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs ; on pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou îo pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur. En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique. Dans un tel cas, mention serait faite dans la présente description.

La figure 1 représente une machine électrique tournante 10 compacte et polyphasée, notamment pour véhicule automobile. Cette machine électrique tournante 10 transforme de l’énergie mécanique en énergie électrique, en mode alternateur, et peut fonctionner en mode moteur pour transformer de l’énergie électrique en énergie mécanique.

Cette machine électrique tournante 10 est, par exemple, un alternateur, un alterno-démarreur ou une machine réversible.

La machine électrique tournante 10 comporte un carter 11. A l'intérieur de ce carter 11, elle comporte, en outre, un arbre 13, un rotor 12 solidaire en rotation de l’arbre 13 et un stator 15 entourant le rotor 12. Le mouvement de rotation du rotor 12 se fait autour d’un axe X.

Dans la suite de la description, les dénominations axiales, radiales, extérieures et intérieures se réfèrent à l’axe X traversant en son centre l’arbre 13. La direction axiale correspond à l'axe X alors que les orientations radiales correspondent à des plans concourants, et notamment perpendiculaires, à l'axe X. Pour les directions radiales, les dénominations extérieure ou intérieure s'apprécient par rapport au même axe X, la dénomination intérieure correspondant à un élément orienté vers l’axe, ou plus proche de l’axe par rapport à un second élément, la dénomination extérieure désignant un éloignement de l’axe.

Dans cet exemple, le carter 11 comporte un palier avant 16 et un palier arrière 17 qui sont assemblés ensemble. Ces paliers 16, 17 sont de forme creuse et portent, chacun, centralement un roulement à billes 18, 19 respectif pour le montage à rotation de l'arbre 13.

Une poulie 20 est fixée sur une extrémité avant de l’arbre 13, au niveau du palier avant 16, par exemple à l’aide d’un écrou en appui sur le fond de la cavité de cette poulie. Cette poulie 20 permet de transmettre le îo mouvement de rotation à l’arbre 13 ou à l’arbre 13 de transmettre son mouvement de rotation à la courroie.

L’extrémité arrière de l’arbre 13 porte un collecteur 22. Ce collecteur comporte un corps réalisé en matériau électriquement isolant et des bagues collectrices 21 surmoulées dans ledit corps. Les bagues collectrices 21 ont une forme annulaire et sont entraînées en rotation avec le rotor 12. Des balais 23 appartenant à un porte-balai 24 sont disposés de façon à frotter sur les bagues collectrices 21. Le porte-balai 24 est relié électriquement à un ensemble électronique 36 pilotant la tension appliquée aux balais.

Le palier avant 16 et le palier arrière 17 peuvent comporter, en outre, des ouvertures sensiblement latérales pour le passage de l’air en vue de permettre le refroidissement de la machine électrique tournante par circulation d’air engendrée par la rotation d’un ventilateur avant 25 sur la face axiale avant du rotor 12, c’est-à-dire au niveau du palier avant 16 et d’un ventilateur arrière 26 sur la face axiale arrière du rotor, c’est-à-dire au niveau du palier arrière 17. Alternativement, les paliers pourront comporter des conduits permettant le passage d’un liquide de refroidissement.

Dans cet exemple, le rotor 12 est un rotor à griffe. Il comporte deux roues polaires 31. Chaque roue polaire 31 est formée d’un flasque 32 et d’une pluralité de griffes 33 formants des pôles magnétiques. Le flasque 32 est d’orientation transversale et présente, par exemple, une forme sensiblement annulaire. Ce rotor 12 comporte, en outre, un noyau 34 cylindrique qui est intercalé axialement entre les roues polaires 31. Ici, ce noyau 34 est formé de deux demi noyaux appartenant chacun à l’une des roues polaires. Le rotor 12 comporte, entre le noyau 34 et les griffes 33, une bobine 35 comportant, ici, un moyeu de bobinage et un bobinage électrique sur ce moyeu. Par exemple, les bagues collectrices 21 appartenant au collecteur 22 sont reliées par des liaisons filaires à ladite bobine 35. Le rotor 12 peut également comporter des éléments magnétiques interposés entre deux griffes 33 adjacentes.

Dans cet exemple de réalisation, le stator 15 comporte un corps 27 en forme d’un paquet de tôles doté d'encoches, par exemple du type semi îo fermée ou ouverte, équipées d’isolant d’encoches pour le montage d’un bobinage électrique 28. Ce bobinage 28 traverse les encoches du corps et forment un chignon avant 29 et un chignon arrière 30 de part et d’autre du corps du stator. Le bobinage 28 est connecté, par exemple, en étoile ou encore en triangle.

Par ailleurs, le bobinage 28 est formé d’une ou plusieurs phases.

Chaque phase comporte au moins un conducteur traversant les encoches du corps de stator 27 et forme, avec toutes les phases, les chignons. Le bobinage 28 est relié électriquement à un ensemble électronique 36.

L’ensemble électronique 36 comporte au moins un module électronique de puissance permettant de piloter une phase du bobinage et un module de commande 61 permettant de piloter un circuit d’excitation de la machine 10. Le module de puissance forme un pont redresseur de courant pour transformer un courant alternatif généré par la machine 10 en un courant continu pour alimenter notamment la batterie et le réseau de bord du véhicule. De plus, l’ensemble électronique 36 comporte un boitier 62 pouvant accueillir le module de puissance et/ou le module de commande 61. Ce boitier 62 est monté sur un dissipateur thermique qui comporte des ailettes s’étendant en saillie et canalisant un flux d’air de refroidissement des différents modules. Dans une variante de réalisation, le dissipateur thermique pourra comporter des conduits de circulation d’un liquide de refroidissement permettant le refroidissement des différents modules. Alternativement, le dissipateur thermique pourra comporter à la fois des ailettes et des conduits de refroidissement.

Lorsque le bobinage électrique 35 est alimenté électriquement à partir des balais 23, le rotor 4 est magnétisé et devient un rotor inducteur avec formation de pôles magnétiques Nord-Sud au niveau des griffes 19. Ce rotor inducteur crée un courant induit alternatif dans le stator induit lorsque l’arbre 3 est en rotation. Le module de puissance de l’ensemble électronique 36 transforme alors ce courant induit alternatif en un courant continu, notamment pour alimenter les charges et les consommateurs du réseau de bord du véhicule automobile ainsi que pour recharger sa batterie en mode alternateur.

îo Pour permettre la mise en place de nouvelles fonctions, le véhicule a besoin d’un réseau électrique plus puissant que celui classiquement utilisé. Pour cela, le véhicule peut comporter deux batteries distinctes comme illustré sur la figure 10. La première batterie 76 alimente un premier réseau électrique classiquement utilisé dans les véhicules automobiles. La seconde batterie 77 alimente un second réseau électrique présentant des potentiels électriques différents de ceux du réseau classique. En particulier, la seconde batterie 77 est plus puissante que la première batterie 76. Par exemple, les potentiels électriques du premier réseau électrique varient entre 0V et 12V et ceux du second réseau électrique varient entre 0V et 60V et notamment entre 0V et 48V. Les deux batteries sont reliées entre elles par un convertisseur électronique DC/DC 43 dit convertisseur continu-continu.

L’excitation de la machine électrique tournante 10 fonctionne avec le second réseau électrique. Ainsi, l’alimentation de la bobine rotorique 35 est réalisée par le second réseau qui est directement relié à l’ensemble électronique 36 de la machine 10 et en particulier au module de commande 61.

Le véhicule comporte également un module de contrôle moteur 41 permettant de piloter la machine 10 en fonction de ce que souhaite l’utilisateur. Ce module 41 transmet des signaux de commande à l’ensemble électronique 36 de ladite machine et en particulier au module de commande 61. Ce module 41 fonctionne avec le premier réseau électrique. Ainsi, l’ensemble électronique 36, et en particulier le module de commande 61, est agencé de manière à pouvoir gérer ces deux réseaux électriques différents.

En outre, la carcasse du véhicule est reliée à un potentiel de masse châssis 75 qui est le même que le potentiel de masse du convertisseur

DC/DC 43. Le carter 11 qui est en contact avec la carcasse est lui aussi au potentiel de masse châssis 75. Le module de commande 61 est relié à la masse via sa connexion avec le module de contrôle moteur 41. Cependant, cette connexion se faisant au moyen de fils qui peuvent être plus ou moins longs en fonction de l’agencement du véhicule, la masse îo ramenée peut être légèrement différente de la masse châssis 75. Pour des raisons de compatibilité électromagnétique, le module de commande 61 a besoin d’avoir un accès plus direct à la masse châssis 75. Le portebalai 24 est utilisé pour ramener la masse châssis 75 au module de commande 61.

Dans une variante de réalisation, le véhicule peut comporter une unique batterie avec un niveau de puissance équivalent à celui de la deuxième batterie 77. Un transformateur pourra être utilisé pour créer l’autre réseau électrique afin d’alimenter le module de contrôle moteur.

Comme on peut le voir sur l’exemple de la figure 2, le porte-balai 24 est monté, sur le palier arrière 17, autour du collecteur 22 qui est monté à une extrémité arrière de l’arbre 13. L’ensemble électronique 36 est également monté sur le palier arrière 17 et comporte un logement dans lequel le collecteur 22 et le porte-balai 24 viennent s’insérer au moins partiellement.

Le porte-balai 24 comporte un boitier 37 réalisé dans un matériau électriquement isolant et deux balais 23. Chaque balai 23 est à un potentiel électrique du second réseau afin d’alimenter la bobine rotorique 35 via le collecteur 22. Le boitier 37 comporte deux logements 39 distincts dans lesquels sont insérés au moins partiellement les balais 23. Chaque logement 39 est débouchant sur une paroi radiale interne du boitier de manière à ce que le balai associé vienne en contact de la bague collectrice 21 correspondante. Chaque balai 23 s’étend dans une direction radiale par rapport à l’axe X et présente une face interne et une face externe opposées radialement, la face interne étant en contact avec la bague collectrice 21 associée. En outre, le porte-balai 24 comporte des ressorts 40, visibles sur la figure 1, disposés dans les logements 39, chaque ressort étant associé à un balai 23 et exerçant une force sur la face externe du balai associé. De préférence, la force exercée est de direction radiale. Lorsque le porte-balai 24 est monté autour du collecteur 22, chaque ressort 40 est dans un état compressé. La force exercée par le ressort sur le balai permet de garantir le contact électrique entre ledit balai et la bague collectrice tout en compensant l’usure du balai dû au îo mouvement de rotation de la bague.

Le porte-balai 24 comporte, en outre, un capot de protection 38 s’étendant à partir de l’extrémité du boîtier 37 dans laquelle les logements 39 sont débouchant. Le capot de protection 38 vient entourer le collecteur 22 et l’extrémité de l’arbre 13. Le capot de protection permet alors d’isoler les contacts électriques respectifs entre les balais et les bagues collectrices de l’environnement extérieur.

Dans l’exemple de la figure 3, le porte-balai 24 comporte deux traces d’excitation électrique 44, chacune d’elle étant à un potentiel électrique différent et permet d’alimenter un balai 23. Par exemple, un des balais est à un potentiel électrique positif du second réseau électrique et l’autre balai est à un potentiel électrique négatif ou de masse du second réseau électrique. Les traces d’excitation 44 sont isolées électriquement l’une de l’autre grâce au boîtier 37.

Les traces d’excitation 44 sont formées de la même manière. Ainsi, chaque trace 44 présente une première portion de connexion 45 avec l’ensemble électronique 36, une deuxième portion de connexion 46 avec le balai 23 associé et une portion de liaison 47 permettant de relier la première et la deuxième portion de connexion entre elles.

De préférence, la portion de liaison 47 est entièrement logée dans le boîtier 37 du porte-balai comme cela est illustré sur la figure 4.

La deuxième portion de connexion 46 est reliée électriquement à une tresse (non représentée) qui est elle même reliée au balai 23 associé. Cette deuxième portion de connexion est logée dans une paroi d’extrémité du boîtier 37 de manière apparente pour permettre de simplifier la connexion avec la tresse. Notamment, ladite deuxième portion est positionnée dans la paroi d’extrémité radiale externe du boîtier 37. La tresse est disposée à l’intérieur du logement 39 correspondant et est reliée à la portion de connexion par exemple par sertissage et/ou par soudure. Alternativement, la deuxième portion de connexion pourrait être positionnée dans un logement du boîtier et non sur sa surface.

Le porte-balai 24 comporte, en outre, une trace de masse 64 permettant de transmettre la masse châssis 75 à l’ensemble électronique îo 32 et en particulier au module de commande 61. Cette trace de masse 64 comporte une première face de connexion 65 avec l’ensemble électronique 36, une deuxième face de connexion 66 avec le carter 11, et notamment le palier arrière 17, et un corps 67.

De préférence, la trace de masse est logée dans un logement du 15 boîtier 37. Le logement est débouchant, notamment axialement, de manière à ce que les faces de connexion 65, 66 soit disposées de manière apparentes.

Par exemple, le corps 67 présente une forme ayant une section sensiblement rectangulaire, la première face 65 et la deuxième face 66 étant des faces opposées dudit rectangle. Ainsi, la première face de connexion 65 s’étend en regard de l’ensemble électronique 36 et la deuxième face de connexion 66 s’étend en regard du carter 11. De préférence, lesdites faces sont opposées axialement.

Les premières portions 45 des traces d’excitation 44 sont logées dans une paroi d’extrémité du boîtier 37 de manière apparente. Ladite paroi est en regard de l’ensemble électronique 36, de préférence il s’agit d’une paroi d’extrémité axiale du boîtier 37.

Comme bien visible sur la figure 9, chaque première portion de connexion 45 est en contact, de préférence direct, avec une trace d’excitation 48 associée de l’ensemble électronique 36. De manière similaire, la première face 65 est en contact, de préférence direct, avec une trace de masse 63 associée de l’ensemble électronique 36.

L’ensemble électronique 36 comporte donc une trace de masse 63 et deux traces d’excitation 48. Ces traces permettent de relier électriquement le module de commande aux traces respectives 44, 64 du porte-balai 24.

Dans l’exemple des figures 6 et 7, les traces d’excitation 48 et la 5 trace de masse 63 présentent chacune une première portion de connexion 68 avec les traces respectives du porte-balai, une deuxième portion de connexion 69 avec le module de commande 61 et une portion de liaison 70 permettant de relier la première et la deuxième portion de connexion entre elles. De préférence, les portions de liaison 70 sont surmoulées au îo moins en partie dans le boîtier 62 de l’ensemble électronique 36. Toujours de préférence, les premières portions 68 et les deuxièmes portions 69 s’étendent en saillie de part et d’autre du boîtier 62. Par exemple, les deuxièmes portions de connexion 69 présentent chacune une forme de patte de connexion coopérant avec des logements du module de commande 61.

Dans une variante de réalisation non représentée, les traces d’excitation 48 et la trace de masse 63 peuvent s’étendre en saillie directement à partir du module de commande 61.

Un dispositif de fixation 49 permet de garantir le contact entre les 20 premières portions 68 des traces d’excitation 48 de l’ensemble électronique 36 et les premières portions 45 des traces d’excitation 44 du porte-balai ainsi que le contact entre la première portion 68 de la trace de masse 63 de l’ensemble électronique 36 et la première face 65 de la trace de masse 64 du porte-balai et le contact entre la deuxième face 66 de la trace de masse 64 du porte-balai et le carter 11. Par exemple, le boîtier 37 du porte-balai 24 et le boîtier 62 de l’ensemble électronique 36 comportent, chacun, une ouverture disposée en vis-à-vis l’une de l’autre pour permettre le passage du dispositif de fixation 49. Le dispositif de fixation 49 est par exemple une vis ou un tirant.

Dans cet exemple, les premières portions 45 des traces d’excitation présentent chacune une forme d’arc de cercle et sont positionnées autour de l’ouverture 55 formée dans le boîtier 37. Les deux portions de connexion 45 des traces d’excitation 44 sont positionnées de manière symétrique par rapport à ladite ouverture. La trace de masse 64 est disposée entre lesdites premières portions 45 des traces d’excitation 44. Par exemple, la surface de la première face 65 est inférieure à la surface de l’une ou l’autre des premières portions 45.

Les premières portions 68 des traces d’excitation 48 et de la trace de masse 63 de l’ensemble électronique 36 présentent chacune une forme adaptée à celle de la première portion 45 ou de la première face 65 avec laquelle elle est en contact. La trace de masse 63 est disposée entre les traces d’excitation 48.

îo Les différentes premières portions 68, 45 et la première face 65 s’étendent de manière sensiblement plane et en vis-à-vis de la portion respective avec laquelle elle vient en contact. Par exemple, une graisse de contact peut être rajoutée, notamment au niveau du contact électrique entre les traces d’excitation du porte-balais et celles de l’ensemble électronique, pour éviter la corrosion desdites traces.

L’ensemble électronique 36 comporte une pièce de serrage 50 réalisée en matériau électriquement isolant et positionnée de manière à exercer une pression sur les premières portions 68 afin de garantir un bon contact électrique. Cette pièce de serrage est positionnée entre une partie du dispositif de fixation 49, telle qu’une tête de vis, et les traces 48, 63 de l’ensemble électronique. Elle permet en outre d’isoler électriquement le dispositif de fixation 49 desdites traces 48. Lors de l’assemblage de la machine, cette pièce de serrage 50 est insérée dans un logement 73 aménagé dans le boitier 62 de l’ensemble électronique 36, au moins une partie des traces 48, 63 de l’ensemble électronique s’étendant également dans ledit logement 73. Le logement 73 peut être débouchant axialement.

De préférence, le dispositif de fixation 49 pourra également comporter une rondelle 60 positionnée entre une partie du dispositif de fixation 49 et la pièce de serrage 50.

Dans cet exemple, le dispositif de fixation 49 permettant le contact électrique entre les traces d’excitation 44 et les traces d’excitation 48 ainsi que le contact électrique entre la trace de masse 64, la trace de masse 63 et le palier arrière 17 permet également de fixer le porte-balai 24 sur le palier arrière 17. De préférence, l’ouverture du palier arrière 17 présente une portion taraudée coopérant avec une portion filetée du dispositif de fixation 49. De plus, l’ouverture du palier arrière 17 est formée dans un plot 42 s’étendant en saillie à partir du plateau dudit palier. Comme dans l’exemple de la figure 9, la trace de masse 64 du porte-balai est en contact avec ledit plot et en particulier avec une extrémité axiale dudit plot. Par exemple, l’ouverture de l’ensemble électronique 36 est formée dans la pièce de serrage 50 qui est insérée dans le logement 73.

En outre, le boitier 37 du porte-balai 24 comporte une portion de îo fixation portant les premières portions 45 des traces d’excitations 44, la trace de masse 64 et l’ouverture 55 à travers laquelle passe le dispositif de fixation 49. Dans cet exemple de réalisation, la portion de fixation est positionné sur un côté latéral du boitier 37, c’est-à-dire sur une portion du porte-balai s’étendant entre les deux extrémités radiales interne et externe du boitier 37. Dans une variante de réalisation, la portion de fixation pourrait être positionnée sur une extrémité radiale externe du boitier 37.

Pour faciliter le positionnement du porte-balai 24 sur le palier arrière 17, le porte-balai comporte, ici, un premier plot d’indexage 58 permettant d’indexer ledit porte-balai sur ledit palier dans une première direction et un second plot d’indexage 59 permettant d’indexer ledit porte-balai sur ledit palier dans une seconde direction perpendiculaire à la première direction.

Dans cet exemple de réalisation et comme illustré sur les figures 8 et 9, la pièce de serrage 50 comporte un corps et une portion de cylindre 51 s’étendant en saillie axiale à partir dudit corps vers le porte-balai 24 et formant un arc de cercle entourant au moins partiellement les connexions entre le traces d’excitation 44, 48 et les traces de masse 64, 63. La portion de cylindre 51 permet d’isoler électriquement lesdites connexions de l’environnement extérieur. Le boitier 37 peut comporter une rainure 54 permettant de recevoir la portion de cylindre 51.

Toujours dans l’exemple représenté sur ces figures, la pièce de serrage 50 comporte un manchon 52 s’étendant en saillie axiale à partir du corps de ladite pièce vers le porte-balai 24. Le manchon est positionné entre le dispositif de fixation 49 et les connexions entre le traces d’excitation 44, 48 et les traces de masse 64, 63 de manière à entourer ledit dispositif de fixation 49. Ledit manchon 52 permet d’isoler électriquement le dispositif de fixation 49 qui est en contact avec le palier arrière 17 desdites connexions.

Toujours dans l’exemple représenté sur ces figures, la pièce de serrage 50 comporte un muret 53 s’étendant en saillie à partir du corps de ladite pièce vers le porte-balai 24 entre la portion de cylindre 51 le manchon 52. En particulier, le muret 53 s’étend entre les deux premières portions de connexion 45 des deux traces d’excitation 44 afin de les isoler îo électriquement l’une par rapport à l’autre et d’éviter la formation de pont salin. Le boitier 37 peut comporter une cavité 46 dans laquelle le muret 53 peut s’insérer.

La pièce de serrage 50 comporte deux murets 71 positionnés, chacun entre la première face 65 de la trace de masse 64 et la première portion 45 de l’une ou l’autre des traces d’excitation 44. Les murets 71 peuvent s’étendre à partir du manchon 52, de préférence dans une direction sensiblement radiale. Les murets permettent d’isoler électriquement la trace de masse par rapport aux traces d’excitation et d’éviter la formation de ponts salins. Le boitier 37 peut comporter des encoches 72 dans lesquelles les murets 71 peuvent s’insérer respectivement.

Dans une variante de réalisation non représentée, la portion de cylindre, le manchon et les murets peuvent être formés sur le boitier 37 du porte-balai 24. La pièce de serrage 50 comporte alors une rainure permettant de recevoir la portion de cylindre, un diamètre de l’ouverture élargi permettant de recevoir le manchon, une cavité et des encoches permettant de recevoir les murets.

La pièce de serrage 50 peut comporter une collerette 74 s’étendant en saillie à partir du corps de ladite pièce dans une direction opposée axialement au porte-balai 24 et de manière à entourer au moins partiellement le dispositif de fixation 49. La collerette s’étend, de préférence, sur toute la circonférence du corps et à partir d’une périphérie externe dudit corps. Cela permet de protéger ledit dispositif de fixation de l’environnement extérieur.

La présente invention trouve des applications en particulier dans le domaine des alternateurs, alterno-démarreurs ou machines réversibles mais elle pourrait également s’appliquer à tout type de machine électrique tournante.

Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de la présente invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS

   1. Machine électrique tournante notamment pour véhicule automobile, la machine (10) comportant :

   5 -des parties actives comprenant notamment un rotor (12) et un stator (15) ;

   - un carter (11 ) entourant les parties actives ;

   - un porte-balai (24) comportant :

   - au moins un balai (23) permettant l’alimentation électrique îo d’une des parties actives,

   - au moins une trace d’excitation électrique (44) dudit balai,

   - un boîtier (37) formé d’un matériau électriquement isolant, le boîtier entourant au moins une partie de la trace d’excitation (44) et comportant un logement (39) logeant au moins en

   15 partie le balai (23) ; et

   - un ensemble électronique (36) comportant un module de commande (61) adapté pour piloter ladite machine et une trace d’excitation (48) reliant la trace d’excitation (44) du porte-balai audit module de commande,

   20 la machine électrique tournante étant caractérisée en ce que l’ensemble électronique (36) comporte une trace de masse (63), ladite trace de masse (63) étant reliée électriquement au module de commande (61) et au carter (11) par l’intermédiaire du porte-balai (24).

   25
2. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le portebalai (24) comporte une trace de masse (64) qui est reliée électriquement, d’une part, au carter (11) et, d’autre part, à la trace de masse (63) de l’ensemble électronique (36).

   30
3. 3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que la trace de masse (64) du porte-balai (24) est logée au moins en partie dans un logement formé dans le boîtier (37) dudit porte-balai.
4. 4. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que le logement est débouchant de manière à ce que la trace de masse (64) présente une première portion de connexion avec la trace de masse (63) de l’ensemble électronique (36) et une deuxième portion de connexion
5. 5 avec le carter (11), la première portion de connexion et la deuxième portion de connexion étant, respectivement, formées par une première face (65) et une deuxième face (66) de la trace de masse (64) reliées électriquement entre elles.

   îo 5. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que la trace de masse (64) du porte-balai (24) présente une forme de section rectangulaire, la première face (65) et la deuxième face (66) étant des faces opposées l’une par rapport à l’autre.

   15
6. 6. Machine selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce qu’un contact électrique entre la trace de masse (64) du porte-balai (24) et la trace de masse (63) de l’ensemble électronique (36) et un contact électrique entre la trace de masse (64) dudit porte-balai et le carter (11) sont réalisés au moyen d’un même dispositif de fixation

   20 (49).
7. 7. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que le portebalai (24) est monté sur le carter (11) au moyen du dispositif de fixation (49).
8. 8. Machine selon l’une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisée en ce qu’un contact électrique entre la trace de masse (64) du porte-balai (24) et la trace de masse (63) de l’ensemble électronique (36) est réalisé par vissage.
9. 9. Machine selon l’une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisée en ce qu’un contact électrique entre la trace de masse (64) du porte-balai (24) et le carter (11 ) est réalisé par vissage.
10. 10. Machine selon l’une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisée en ce que l’ensemble électronique (36) comporte une pièce de serrage (50) réalisée en matériau électriquement isolant et positionnée

    5 de manière à exercer une pression sur la trace d’excitation (48) et la trace de masse (63) de l’ensemble électronique.
11. 11. Machine selon l’une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisée en ce que le carter (11) comporte au moins un palier (17) et îo un plot (42) s’étendant en saillie à partir du palier, le plot étant agencé pour permettre le montage du porte-balai (24) et pour permettre le contact électrique entre le carter (11) et la trace de masse (64) dudit porte-balai.