FR3067884B1 - 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 ; un dispositif de fixation (49) permettant de monter le porte-balai (24) dans ladite machine 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. L'ensemble électronique (36) comporte une trace de masse (63), ladite trace de masse étant reliée électriquement au module de commande (61) et au carter (11) par l'intermédiaire du dispositif de fixation (49).

Description

PORTE-BALAI POUR MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE 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 boîtier formé d’un matériau électriquement isolant, le boîtier 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 dispositif de fixation permettant de monter le porte-balai dans ladite machine et 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 dispositif de fixation.

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 carter est à un potentiel électrique de masse.

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 une réalisation, le porte-balai est monté sur le carter au moyen du dispositif de fixation, ledit dispositif permettant une liaison électrique entre une trace de masse de l’ensemble électronique et le carter.

Un tel dispositif permet de transmettre électriquement la masse du premier réseau électrique à l’ensemble électronique de manière simple et peu chère et permet également de monter le porte-balai sur le carter. 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. En outre, un même dispositif présente alors deux fonctions ce qui permet de réduire l’encombrement de la machine.

Selon une réalisation, le dispositif de fixation est formé d’un matériau électriquement conducteur.

Selon une réalisation, le dispositif de fixation est un dispositif de vissage et notamment une vis ou un tirant.

Par exemple, le boitier de l’ensemble électronique, le boitier du porte-balai et le carter comportent, chacun, une ouverture permettant le passage du dispositif de fixation. Cela permet de relier mécaniquement ensemble lesdites pièces. En l’occurrence, les ouvertures respectives de l’ensemble électronique, du porte-balai et du carter sont positionnées en vis-à-vis les unes des autres.

Selon une réalisation, le carter comporte au moins un palier et un plot s’étendant en saillie à partir d’un flasque du palier, le plot comportant l’ouverture permettant le passage du dispositif de fixation et une portion taraudée qui coopère avec une portion filetée du dispositif de fixation. Cela permet d’améliorer la fiabilité de la liaison électrique entre le carter et la trace de masse de l’ensemble électronique.

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

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

Selon une réalisation, la trace de masse de l’ensemble électronique comporte une première portion de connexion avec le dispositif de fixation 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, la première portion de connexion de la trace de masse présente une forme d’anneau. En variante, la première portion de connexion de la trace de masse pourrait présenter une forme d’arc de cercle ou toute autre forme permettant de garantir un contact électrique suffisant.

Selon une réalisation, le dispositif de fixation comporte une tête et un corps s’étendant à partir de ladite tête. Dans cette réalisation, la tête est en contact électrique avec la première portion de connexion de la trace de masse.

Selon une réalisation, la première portion de connexion de la trace de masse est en contact direct avec le dispositif de fixation et notamment avec une tête du dispositif de fixation. En variante, la première portion de connexion de la trace de masse peut être en contact indirect avec le dispositif de fixation notamment via une rondelle.

Selon une réalisation, la première portion de connexion de la trace de masse s’étend dans un plan radial différent de celui dans lequel s’étend une première portion de connexion de la trace d’excitation de l’ensemble électronique, ladite première portion de la trace d’excitation étant agencée pour être en contact électrique avec la trace d’excitation du porte-balai.

Selon une réalisation, la première portion de connexion de la trace de masse et la première portion de connexion de la trace d’excitation sont séparées axialement l’une de l’autre par une pièce de serrage formée d’un matériau électriquement isolant. La pièce de serrage permet d’isoler la trace de masse des traces d’excitation est ainsi d’éviter la formation de pont salin.

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.

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, le contact électrique entre la trace d’excitation du porte-balai et la trace d’excitation de l’ensemble électronique est réalisé au moyen du dispositif de fixation.

Par exemple, la première portion de connexion de la trace d’excitation de l’ensemble électronique et celle de la trace d’excitation du porte-balai présente chacune une forme d’arc de cercle coopérant l’une avec l’autre.

Selon un exemple de réalisation, la pièce de serrage est positionnée de manière à exercer une pression sur la trace d’excitation de l’ensemble électronique. La pièce de serrage permet de garantir un bon contact électrique entre la trace d’excitation de l’ensemble électronique et celle du porte-balai.

Selon une réalisation, la pièce de serrage comporte un dispositif de clipsage permettant de fixer la pièce de serrage à la trace d’excitation et/ou à la trace de masse de l’ensemble électronique.

Par exemple, le dispositif de clipsage coopère avec la trace de masse de l’ensemble électronique et notamment avec la première portion de connexion de ladite trace. En l’occurrence, le dispositif de clipsage est formé par au moins une rampe s’étendant à partir du corps de la pièce de serrage.

Selon une réalisation, la pièce de serrage comporte une ouverture permettant le passage du dispositif de fixation.

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.

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

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 d’un exemple d’une partie de l’ensemble électronique de la figure 1, - la figure 6 représente, schématiquement et partiellement, une vue en perspective d’un exemple de configuration de traces de l’ensemble électronique de la figure 5, - la figure 7 représente, schématiquement et partiellement, une vue en perspective d’un exemple d’une pièce de serrage de l’ensemble électronique de la figure 5, - la figure 8 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 9 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 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 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 fermée ou ouverte, équipées d’isolant d’encoches pour le montage d’un bobinage électrique 28. Ce bobinage 28 traverse les encoches du corps 27 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 28 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.

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 OV 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 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 porte-balai 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 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 boitier 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 boitier 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 boitier 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 boitier 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 boitier 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 boitier et non sur sa surface.

Les premières portions 45 des traces d’excitation 44 sont logées dans une paroi d’extrémité du boitier 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. L’ensemble électronique 36 comporte une trace de masse 63 et deux traces d’excitation 48.

Dans l’exemple des figures 5 et 6, les traces d’excitation 48 présentent chacune une première portion de connexion 68 avec la trace d’excitation 44 respective 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.

La trace de masse 63 de l’ensemble électronique présente une première portion de connexion 65 avec le carter 11 via un dispositif de fixation 49, une deuxième portion de connexion 66 avec le module de commande 61 et une portion de liaison 67 permettant de relier la première et la deuxième portion de connexion entre elles.

De préférence, les portions de liaison 67, 70 sont surmoulées au moins en partie dans le boîtier 62 de l’ensemble électronique 36. Toujours de préférence, les premières portions 65, 68 et les deuxièmes portions 66, 69 s’étendent en saillie de part et d’autre du boîtier 62. Par exemple, les deuxièmes portions de connexion 66, 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.

Le dispositif de fixation 49 permet à la fois de fixer le porte-balai 24 sur le carter 11 et notamment sur le palier arrière 17 et de créer une liaison électrique entre la trace de masse 63 de l’ensemble électronique 36 et le carter 11. Dans l’exemple de réalisation décrit ici, le dispositif de fixation 49 est un dispositif de vissage. Ledit dispositif est notamment une vis ou un tirant et comporte une tête 71 et un corps 72 s’étendant en saillie à partir de la tête. En outre, le dispositif de fixation est formé d’un matériau électriquement conducteur.

Par exemple, le boitier 37 du porte-balai 24 et le boitier 62 de l’ensemble électronique 36 et le palier arrière 17 comportent, chacun, une ouverture disposée en vis-à-vis l’une de l’autre pour permettre le passage du corps 72 du dispositif de fixation 49. En l’occurrence, l’ouverture du palier arrière 17 est formée dans un plot 42 s’étendant en saillie à partir du plateau dudit palier. Le corps 72 du dispositif de fixation 49 comporte une portion filetée qui coopère avec une portion taraudée du plot 42.

La tête 71 du dispositif de fixation est en contact électrique avec la première portion 65 de la trace de masse 63. Ce contact peut être direct ou être fait par l’intermédiaire d’une rondelle 60 formée d’un matériau électriquement conducteur.

Dans l’exemple de réalisation visible sur la figure 6, la première portion de connexion 65 de la trace de masse 63 présente une forme d’anneau dont l’ouverture permet le passage du corps 72. Les dimensions de l’anneau sont adaptées aux dimensions de la tête 71 pour garantir un bon contact électrique. La première portion de connexion 65 s’étend de manière sensiblement plane.

Comme visible sur l’exemple de la figure 6, la première portion de connexion 65 de la trace de masse 63 s’étend dans un plan radial différent de celui dans lequel s’étendent les premières portions de connexion 68 des traces d’excitation 48 de l’ensemble électronique 36. Une pièce de serrage 50 réalisée en matériau électriquement isolant sépare axialement lesdites premières portions de connexion.

Dans cet exemple, les premières portions 45 des traces d’excitation 44 présentent chacune une forme d’arc de cercle et sont positionnées autour de l’ouverture formée dans le boitier 37 laissant passer le dispositif de fixation 49. Les deux portions de connexion 45 des traces d’excitation 44 sont positionnées de manière symétrique par rapport à ladite ouverture.

Les premières portions 68 des traces d’excitation 48 présentent chacune une forme adaptée à celle de la première portion 45 avec laquelle elle est en contact. Dans cet exemple, les premières portions 68 présentent chacune une forme d’arc de cercle et sont positionnées de manière à former une ouverture laissant passer le dispositif de fixation 49.

Chaque première portion de connexion 45 est en contact, de préférence direct, avec une première portion 48 d’une trace d’excitation 48 associée de l’ensemble électronique 36. Les premières portions 68, 45 s’étendent chacune de manière sensiblement plane et en vis-à-vis de la portion avec laquelle elle vient en contact. Par exemple, une graisse de contact peut être rajoutée au niveau du contact électrique entre les traces d’excitation du porte-balai et celles de l’ensemble électronique pour éviter la corrosion de ces traces.

La pièce de serrage 50 est positionnée de manière à exercer une pression, grâce au dispositif de fixation 49, sur les premières portions 68 afin de garantir un bon contact électrique avec les premières portions 45.

La pièce de serrage 50 comporte une ouverture 64 pour le passage du dispositif de fixation 49.

Lors de l’assemblage de la machine, cette pièce de serrage 50 est insérée radialement de manière à être disposée axialement entre les traces d’excitation 48 et la trace de masse 63. La pièce de serrage 50 comporte un dispositif de clipsage 73 permettant de fixer dans une direction sensiblement radiale la pièce de serrage avec la trace de masse 63. Le dispositif de clipsage 73 est formé par deux rampes contre lesquelles la première portion 65 de la trace de masse 63 est bloquée radialement.

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

Toujours dans l’exemple représenté sur ces figures, le porte-balai 24 comporte un manchon 52 s’étendant en saillie axiale à partir du boitier 37 vers la pièce de serrage 50. Le manchon est positionné entre le dispositif de fixation 49 et les connexions entre le traces d’excitation 44, 48 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, le porte-balai 24 comporte un muret 53 s’étendant en saillie à partir du boîtier 37 vers la pièce de serrage 50. 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 électriquement l’une par rapport à l’autre et d’éviter la formation de pont salin. En l’occurrence, le porte-balai comporte deux murets 53 s’étendant de part et d’autre du manchon 52. La pièce de serrage 50 peut comporter une ou deux cavités dans lesquelles le ou les murets 53 peuvent s’insérer.

Dans une variante de réalisation non représentée, la portion de cylindre, le manchon et les murets peuvent être formés sur la pièce de serrage 50. Le boîtier 37 comporte alors une rainure permettant de recevoir la portion de cylindre, un diamètre de l’ouverture élargi permettant de recevoir le manchon et une cavité 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 la première portion de connexion 65 de la trace de masse 63. La collerette s’étend, de préférence, sur une partie seulement du corps pour permettre l’insertion radiale de ladite pièce de serrage. Cela permet de protéger la connexion entre la première portion de connexion 65 et le dispositif de fixation 49 de l’environnement extérieur.

Le boîtier 37 du porte-balai 24 comporte une portion de fixation portant les premières portions 45 des traces d’excitations 44 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 boîtier 37, c’est-à-dire sur une portion du porte-balai s’étendant entre les deux extrémités radiales interne et externe du boîtier 37. Dans une variante de réalisation, la portion de fixation pourrait être positionnée sur une extrémité radiale externe du boîtier 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.

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 : -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 d’une des parties actives, - au moins une trace d’excitation électrique (44) dudit balai, - un boitier (37) formé d’un matériau électriquement isolant, le boitier entourant au moins une partie de la trace d’excitation (44) et comportant un logement (39) logeant au moins en partie le balai (23) ; - un dispositif de fixation (49) permettant de monter le porte-balai (24) dans ladite machine 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, la machine électrique tournante étant caractérisée en ce que l’ensemble électronique (36) comporte une trace de masse (63), ladite trace de masse étant reliée électriquement au module de commande (61) et au carter (11) par l’intermédiaire du dispositif de fixation (49).
2. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le porte-balai (24) est monté sur le carter (11) au moyen du dispositif de fixation (49), ledit dispositif permettant une liaison électrique entre une trace de masse (63) de l’ensemble électronique (36) et le carter.
3. 3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif de fixation (49) est un dispositif de vissage et notamment une vis ou un tirant.
4. 4. Machine selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que le carter (11) comporte au moins un palier (17) et un plot (42) s’étendant en saillie à partir d’un flasque du palier, le plot (42) comportant une ouverture permettant le passage du dispositif de fixation (49) et une portion taraudée qui coopère avec une portion filetée dudit dispositif de fixation.
5. 5. Machine selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que la trace de masse (63) de l’ensemble électronique comporte une première portion de connexion (65) avec le dispositif de fixation (49) et une deuxième portion de connexion (66) avec le module de commande (61).
6. 6. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que la première portion de connexion (65) de la trace de masse (63) présente une forme d’anneau.
7. 7. Machine selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que le dispositif de fixation (49) comporte une tête (71) et un corps (72) s’étendant à partir de ladite tête et en ce que la tête (71) est en contact électrique avec la première portion de connexion (65) de la trace de masse (63).
8. 8. Machine selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que, la première portion de connexion (65) de la trace de masse (63) s’étend dans un plan radial différent de celui dans lequel s’étend une première portion de connexion (68) de la trace d’excitation (48) de l’ensemble électronique (36), ladite première portion (68) de la trace d’excitation étant agencée pour être en contact électrique avec la trace d’excitation (44) du porte-balai (24).
9. 9. Machine selon la revendication 8, caractérisée en ce que la première portion de connexion (65) de la trace de masse (63) et la première portion de connexion (68) de la trace d’excitation (48) sont séparées axialement l’une de l’autre par une pièce de serrage (50) formée d’un matériau électriquement isolant.
10. 10. Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce que la pièce de serrage (50) comporte un dispositif de clipsage (73) permettant de fixer la pièce de serrage à la trace d’excitation (48) et/ou à la trace de masse (63) de l’ensemble électronique (36).
11. 11. Machine selon l’une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisée en ce qu’un contact électrique entre la trace d’excitation (44) du porte-balai (24) et la trace d’excitation (48) de l’ensemble électronique (36) est réalisé au moyen du dispositif de fixation (49).