FR3150661A1 - Ensemble de brosse de mise à la terre - Google Patents
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Abstract
[Ensemble de brosse de mise à la terre] L’ensemble 20 de brosse de mise à la terre comprend une brosse 30 de mise à la terre pourvue d’une pluralité de fibres conductrices 31 et d’un support 32 à l’intérieur duquel sont montées les fibres conductrices, et une plaque de montage 40 de brosse qui est solidaire du support 32 de la brosse. La plaque de montage 40 comprend une pluralité de languettes 44 de centrage du support 32 de la brosse, et une pluralité de moyens de solidarisation 50 desdites languettes de centrage avec le support 32, lesdits moyens de solidarisation 50 étant distincts du support 32 et des languettes 44 de centrage. Référence : Figure 4
Description
La présente invention concerne le domaine des dispositifs de mise à la terre pour contrôler le courant d’arbre généré dans des moteurs ou machines électriques, et notamment les ensembles de brosses de mise à la terre.
Dans un moteur ou une machine électrique, au moins un palier à roulement est monté entre le carter du moteur ou de la machine électrique et l’arbre rotatif afin de supporter cet arbre.
En fonctionnement lorsque l’arbre est en rotation, une différence de potentiel électrique peut apparaître entre celui-ci et le carter du moteur ou de la machine électrique, ce qui génère un courant électrique entre la bague intérieure du palier à roulement qui est solidaire de l’arbre, et la bague extérieure solidaire du carter.
Le courant électrique traversant les composants du palier à roulement peut endommager ces composants, notamment les éléments roulants et les chemins de roulement ménagés sur les bagues intérieure et extérieure. Les décharges électriques peuvent également générer des vibrations.
Pour remédier à ces inconvénients, il est connu de mettre à la terre ou à la masse l’arbre rotatif en utilisant une brosse ou un balai de mise à la terre comportant des fibres conductrices. La brosse de mise à la terre est généralement montée dans l’alésage du carter du moteur électrique de telle sorte que les extrémités libres des fibres sont en contact radial avec la surface extérieure de l’arbre rotatif.
Grace à la conductivité des fibres, la brosse est maintenue au même potentiel électrique que le carter du moteur électrique. Les bagues intérieures et extérieures du palier à roulement se retrouvent également au même potentiel électrique, ce qui réduit, voire supprime, les décharges électriques problématiques à travers le palier à roulement.
On connait, par le document US-A1-2021/0021180, un ensemble de brosse de mise à la terre comprenant une brosse de mise à la terre pourvue d’une pluralité de fibres conductrices, d’un support à l’intérieur duquel sont montées les fibres conductrices, et d’une plaque de montage annulaire comprenant une pluralité de languettes de retenue radiale et axiale du support et une bride extérieure annulaire entourant radialement ladite brosse et les languettes.
Les languettes assurant la retenue axiale et radiale du support sont formées par découpe et pliage d’une portion radiale de la plaque de montage qui est axialement en appui avec le support.
De sorte à pouvoir créer ces languettes de retenue, il est nécessaire de réaliser des découpes de taille importante dans la portion radiale de la plaque de montage. Ceci diminue la résistance mécanique de la plaque de montage aux efforts exercés lors de son montage dans l’alésage du carter du moteur électrique associé.
En outre, compte tenu de la longueur pliée des languettes de retenue, des phénomènes de concentration de contraintes apparaissent lors de ce pliage des languettes sur le support de la brosse.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients.
L’invention concerne un ensemble de brosse de mise à la terre comprenant une brosse de mise à la terre pourvue d’une pluralité de fibres conductrices et d’un support à l’intérieur duquel sont montées les fibres conductrices. L’ensemble comprend également une plaque de montage de brosse qui est solidaire du support de la brosse.
Selon une caractéristique générale, la plaque de montage comprend une pluralité de languettes de centrage du support de la brosse.
Selon une autre caractéristique générale, l’ensemble comprend en outre une pluralité de moyens de solidarisation desdites languettes de centrage avec le support. Lesdits moyens de solidarisation sont distincts du support et des languettes de centrage.
Avec cette conception, la longueur pliée des languettes peut être réduite dans la mesure où elles remplissent uniquement une fonction de centrage radial et non une fonction de retenue axiale, ce qui limite les phénomènes de concentration de contraintes sur la plaque de montage. En outre, la dimension des découpes prévues sur la plaque de montage pour la formation des languettes est aussi réduite.
De préférence, lesdits moyens de solidarisation peuvent être réalisés en matériau électriquement conducteur. Ceci permet de favoriser encore la dissipation des charges électriques.
Lesdits moyens de solidarisation peuvent comprendre de la colle et/ou un adhésif et/ou une soudure et/ou une brasure.
Selon une première conception, chaque moyen de solidarisation recouvre au moins en partie l’extrémité libre de la languette de centrage associée et la zone adjacente du support.
Selon une deuxième conception alternative, chaque moyen de solidarisation est interposé radialement entre la languette de centrage associée et le support.
Selon une troisième conception, chaque moyen de solidarisation recouvre l’extrémité libre de la languette de centrage associée et la zone adjacente du support, et est interposé radialement entre la languette de centrage associée et le support.
Dans un mode de réalisation, le support de la brosse comprend une portion de montage et deux flancs latéraux prolongeant la portion de montage et enserrant axialement les fibres conductrices. Un des flancs latéraux du support peut être axialement en appui contre la plaque de montage.
De préférence, les languettes de centrage de la plaque de montage restent axialement en retrait de l’autre flanc latéral du support. Ceci permet de favoriser encore l’obtention d’une faible longueur de languettes.
La plaque de montage peut comprendre une portion radiale annulaire contre laquelle est axialement en appui la brosse de mise à la terre. Dans ce cas, ledit flanc latéral du support de la brosse peut être axialement en appui contre la portion radiale de la plaque de montage.
Dans un mode de réalisation particulier, les languettes de centrage s’étendent à partir de la portion radiale de la plaque de montage. Alternativement, les languettes de centrage peuvent s’étendre d’une autre portion de la plaque de montage.
Dans un mode de réalisation, la plaque de montage comprend au moins une portion de centrage prolongeant au moins axialement la portion radiale, décalée radialement vers l’extérieur par rapport au support et pourvue d’une surface extérieure définissant le diamètre extérieur de la plaque de montage.
De préférence, la plaque de montage est réalisée en une seule pièce.
L’invention concerne également un moteur électrique comprenant un carter, un arbre et au moins un ensemble de brosse de mise à la terre tel que défini précédemment et monté radialement entre le carter et l’arbre, les fibres conductrices de la brosse dudit ensemble étant en contact avec l’arbre.
La présente invention sera mieux comprise à l’étude de la description détaillée de modes de réalisation, pris à titre d’exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels :
Sur la est représentée, en coupe axiale, une partie d’un moteur 10 ou machine électrique comprenant un carter 12 fixe, un arbre rotatif 14, d’axe X-X, supporté radialement par un palier 16 à roulement. Le palier est ici du type à billes. Alternativement, il est possible de prévoir d’autres éléments roulants, ou encore un palier lisse.
Le moteur 10 comprend en outre un ensemble 20 de brosse de mise à la terre monté radialement entre l’alésage 12a du carter 12 et la surface cylindrique externe 14a de l’arbre rotatif 14.
L’ensemble 20 de brosse de mise à la terre permet de dissiper en continu les charges électriques qui s’accumulent sur l’arbre 14 du moteur pendant le fonctionnement du moteur en les transférant vers le carter 12.
En référence aux figures 2 à 4, il va maintenant être décrit un ensemble 20 de brosse de mise à la terre selon un premier exemple.
L’ensemble 20 de brosse de mise à la terre présente une forme générale annulaire. L’ensemble 20 comprend une brosse 30 de mise à la terre et une plaque de montage 40 de brosse configurée pour centrer radialement ladite brosse 30.
Comme cela sera décrit plus en détail par la suite, la plaque de montage 40 de brosse est rendue solidaire de la brosse 30 par des moyens rapportés.
La brosse 30 comprend une pluralité de fibres individuelles conductrices 31 destinées à venir autour de l’arbre rotatif du moteur. Les fibres conductrices 31 peuvent être réalisées en carbone, acier inoxydable, plastiques conducteurs, tels que des fibres acryliques ou en nylon.
La brosse 30 comprend en outre un organe de maintien ou support 32 à l’intérieur duquel sont montées les fibres conductrices 31. Dans l’exemple de réalisation illustré, le support 32 se présente sous la forme d’un anneau ouvert. Le support 32 peut être réalisé par découpe et emboutissage. Le support 32 est réalisé en matériau électriquement conducteur, tel que par exemple en aluminium, acier inoxydable, bronze, cuivre ou autre matériau. Alternativement, le support 32 peut être réalisé en matériau électriquement non conducteur avec un revêtement conducteur ou une peinture conductrice.
Comme illustré plus visiblement à la , le support 32 comprenant une portion de montage 34 axiale et deux flancs latéraux 36, 38 opposés s’étendant à partir de la portion de montage 34 vers l’intérieur et enserrant axialement les fibres conductrices 31. Les fibres conductrices 31 sont axialement en appui de part et d’autre contre les flancs latéraux 36, 38. Les fibres conductrices 31 sont axialement en appui de part et d’autre contre les faces internes des flancs latéraux 36, 38.
La portion de montage 34 et les deux flancs latéraux 36, 38 délimitent un canal ouvert radialement du côté intérieur et à l’intérieur duquel sont situées en partie les fibres conductrices 31.
Dans l’exemple illustré, les fibres conductrices 31 sont pliées autour d’un fil de liaison 39 du support 32. L’extrémité distale libre des fibres conductrices 31 est destinée à venir en contact radial avec la surface extérieure de l’arbre rotatif du moteur. L’extrémité proximale des fibres conductrices 31 est en contact radial avec la portion de montage 34 du support.
Le flanc latéral 36 prolonge une extrémité de la portion de montage 34 et le flanc latéral 38 prolonge l’extrémité opposée de celle-ci. Les flancs latéraux 36, 38 s’étendent obliquement vers l’intérieur à partir de la portion de montage 34. Les flancs latéraux 36, 38 sont symétriques entre eux par rapport à un plan radial médian du support 32. La portion de montage 34 s’étend ici axialement. Alternativement, la portion de montage 34 pourrait s’étendre obliquement. Alternativement, les flancs latéraux 36, 38 pourraient ne pas être symétriques.
Comme indiqué précédemment, la brosse 30 se présente sous la forme d’un anneau ouvert, tel que notamment visible sur les figures 2 et 3. Ceci permet à la brosse de s’adapter à différents diamètres de l’arbre du moteur. De manière générale, les extrémités de la brosse ne sont pas fixées l’une à l’autre. En variante, il reste possible de fixer l’une à l’autre ces extrémités de la brosse 30.
La plaque de montage 40 est réalisée par découpe et emboutissage. La plaque de montage 40 est réalisée en matériau conducteur, tel que par exemple en aluminium, acier inoxydable, bronze, cuivre ou autre matériau. Alternativement, la plaque de montage 40 peut être réalisée en matériau électriquement non conducteur avec un revêtement conducteur ou une peinture conductrice.
En se référant aux figures 2 et 4, la plaque de montage 40 de la brosse comprend une portion radiale 42 annulaire, et une pluralité de languettes 44 centrage s’étendant à partir de la portion radiale 42.
La portion radiale 42 de la plaque de montage est axialement en appui contre le support 32 de la brosse 30. Plus précisément, la portion radiale 42 est axialement en appui contre le flanc latéral 36 du support.
Les languettes 44 sont espacées les unes par rapport aux autres dans le sens circonférentiel, ici de manière régulière. Alternativement, il pourrait être possible de prévoir un espacement circonférentiel irrégulier. Dans l’exemple de réalisation illustré, les languettes 44 sont au nombre de huit. Alternativement, il est possible de prévoir un nombre supérieur ou encore inférieur de languettes 44. Il est possible de prévoir deux languettes 44, ou au moins quatre languettes. De préférence, le nombre de languettes 44 est au moins égal à deux.
Chaque languette 44 s’étend axialement en saillie par rapport à la portion radiale 42. Chaque languette 44 entoure localement radialement le support 32 de la brosse 30 et est en contact radial avec la portion de montage 34 dudit support. Les languettes 44 sont ici identiques entre elles.
Comme illustré plus visiblement à la , chaque languette 44 est constituée d’une portion axiale s’étendant axialement à partir de la portion radiale 42, entourant localement radialement le support 32 et est en contact radial avec celui-ci. Chaque languette 44 est dépourvue de portion repliée à l’extrémité libre de la portion axiale. Dans l’exemple de réalisation illustré, chaque languette 44 reste axialement en retrait par rapport au flanc latéral 38 du support.s
La plaque de montage 40 de la brosse comprend également une pluralité de pattes 46 de centrage s’étendant à partir de la portion radiale 42 et espacées les unes par rapport aux autres dans le sens circonférentiel. Une échancrure 48 ( ) est formée sur la portion radiale 42 entre chaque paire de pattes 46 immédiatement successives. Les pattes 46 sont formées par découpe et pliage de la portion radiale 42.
Chaque patte 46 prolonge axialement la portion radiale 42. Les pattes 46 s’étendent obliquement à partir d’un bord de grand diamètre de la portion radiale 42. Les pattes 46 s’étendent ici axialement du même côté que les languettes 44. Alternativement, les pattes 46 pourraient s’étendre axialement du côté opposé.
Chaque patte 46 entoure localement radialement le support 32 de la brosse 30 en restant à distance de celui-ci. Les pattes 46 sont décalées radialement vers l’extérieur en partie par rapport aux languettes 44. Les pattes 46 sont ici identiques entre elles. Les pattes 46 définissent le diamètre extérieur de la plaque de montage 40. Chaque patte 46 s’étend ici obliquement. Alternativement, les pattes 46 pourraient s’étendre axialement. Chaque patte 46 se présente sous la forme d’une portion de cylindre. L’alésage de chaque patte 46 est espacé radialement du support 32 d’une distance radiale non nulle. Les surfaces extérieures des pattes 46 définissent le diamètre extérieur de la plaque de montage 40. Les pattes 46 permettent le centrage de la plaque de montage après montage dans l’alésage du carter du moteur électrique associé.
Comme illustré aux figures 2 et 3, les pattes 46 sont espacées les unes par rapport aux autres dans le sens circonférentiel, ici de manière régulière. Alternativement, il pourrait être possible de prévoir un espacement circonférentiel irrégulier. Chaque patte 46 est située dans le sens circonférentiel entre deux languettes 44 immédiatement successives. Chaque patte 46 est espacée dans le sens circonférentiel des deux languettes 44 immédiatement adjacentes. Chaque patte 46 présente ici une dimension circonférentielle supérieure à celle des languettes 44.
Comme indiqué précédemment, la plaque de montage 40 de brosse est solidaire de la brosse 30.
Dans ce but, l’ensemble 20 comprend des moyens de solidarisation 50 (figures 2 à 4) associés chacun à une des languettes 44 de la plaque de montage et au support 32. Le nombre de moyens de solidarisation 50 est donc égal au nombre de languettes 44.
Les moyens de solidarisation 50 sont des éléments distincts des languettes 44 et du support 32, et sont rapportés sur ceux-ci.
Dans l’exemple de réalisation illustré, chaque moyen de solidarisation 50 est prévu entre l’extrémité libre de la languette 44 associée de la plaque de montage et la zone adjacente du support 32. Plus précisément, chaque moyen de solidarisation 50 est prévu entre l’extrémité libre de la languette 44 associée et la zone adjacente de la surface extérieure de la portion de montage 34 du support. Chaque moyen de solidarisation 50 recouvre l’extrémité libre de la languette 44 associée et recouvre localement la surface extérieure de la portion de montage 34 du support. Chaque moyen de solidarisation 50 comprend ici une soudure. Chaque languette 44 de la plaque de montage est en contact radial direct avec la portion de montage 34 du support en étant soudé avec celle-ci. Alternativement, le moyen de solidarisation 50 pourrait comprendre au moins l’un parmi : une colle, un adhésif ou une brasure.
Le maintien du support 32 axialement en appui contre la portion radiale 42 de la plaque de montage est assurée par les moyens de solidarisation 50. Les languettes 44 permettent uniquement le centrage radial de la brosse 30.
Avantageusement, chaque moyen de solidarisation 50 est réalisé en matériau électriquement conducteur pour favoriser la dissipation des charges électriques. Ainsi, les charges électriques qui s’accumulent sur l’arbre 6 pendant le fonctionnement de la machine 2 électrique sont dissipées vers le carter 4 au travers des fibres conductrices 20, du support 32 de la brosse 16, des moyens de solidarisation 50 et de la plaque de montage 18. Il reste cependant possible de prévoir que le moyen de solidarisation 50 soit réalisé dans un matériau non électriquement conducteur.
L’exemple de réalisation illustré aux figures 5 et 6, sur lesquelles les éléments identiques portent les mêmes références, diffère principalement du premier exemple illustré en ce que l’ensemble 20 comprend un moyen de solidarisation 52 interposé radialement entre chacune des languettes 44 de la plaque de montage et le support 32. Chaque moyen de solidarisation 52 est interposé radialement entre la surface intérieure de la languette 44 associée et la surface extérieure de la portion de montage 34 du support. Chaque languette 44 est en contact radial indirect avec la portion de montage 34 dudit support, le moyen de solidarisation 52 associé étant interposé radialement entre eux.
Dans cet exemple de réalisation, les languettes 44 de la plaque de montage présentent une dimension axiale accrue. Les languettes 44 s’étendent jusqu’au voisinage du flanc latéral 38 du support en restant axialement en retrait par rapport à celui-ci. Chaque moyen de solidarisation 52 peut comprendre de la colle et/ou un adhésif. De préférence, chaque moyen de solidarisation 52 est réalisé en matériau électriquement conducteur pour favoriser la dissipation des charges électriques. Alternativement, les moyens de solidarisation 52 peuvent être réalisés dans un matériau non électriquement conducteur.
Dans les exemples de réalisation illustrés, les languettes 44 de la plaque de montage restent axialement en retrait par rapport au flanc latéral 38 du support de la brosse. Alternativement, les languettes 44 pourraient s’étendre axialement en saillie par rapport au flanc latéral 38 du support. Dans ce cas, il peut être possible de prévoir que le moyen de solidarisation associé à chaque languette soit prévu entre la surface intérieure de celle-ci, et la surface extérieure de la portion de montage 34 du support et/ou la face externe du flanc latéral 38.
Dans les exemples de réalisation décrits, les languettes 44 de la plaque de montage sont fixés au support 32 uniquement par l’intermédiaire des moyens de solidarisation 50 ou 52. Alternativement, il pourrait être possible de prévoir, en combinaison des moyens de solidarisation, une interférence radiale des languettes 44 de la plaque de montage contre le support 32 de sorte que la portion de montage 34 du support présente à l’état assemblé dans la zone de chaque languette 44 de retenue un diamètre extérieur strictement inférieur à son diamètre extérieur à l’état libre, i.e. non assemblé.
Dans les exemples de réalisation illustrés, la plaque de montage 40 de l’ensemble de brosse de mise à la terre comprend une pluralité de pattes 46 de centrage. Alternativement, les pattes pourraient être remplacées par une bride annulaire formant une portion de centrage annulaire.
Claims (10)
- Ensemble (20) de brosse de mise à la terre comprenant une brosse (30) de mise à la terre pourvue d’une pluralité de fibres conductrices (31) et d’un support (32) à l’intérieur duquel sont montées les fibres conductrices, et une plaque de montage (40) de brosse qui est solidaire du support (32) de la brosse, caractérisé en ce que la plaque de montage (40) comprend une pluralité de languettes (44) de centrage du support (32) de la brosse, et en ce que ledit ensemble comprend une pluralité de moyens de solidarisation (50 ; 52) desdites languettes de centrage avec le support (32), lesdits moyens de solidarisation (50 ; 52) étant distincts du support (32) et des languettes (44) de centrage.
- Ensemble selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de solidarisation (50 ; 52) sont réalisés en matériau électriquement conducteur.
- Ensemble selon la revendication 1 ou 2, dans lequel lesdits moyens de solidarisation (50 ; 52) comprennent de la colle et/ou un adhésif et/ou une soudure et/ou une brasure.
- Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque moyen de solidarisation (50) recouvre au moins en partie l’extrémité libre de la languette (44) de centrage associée et la zone adjacente du support (32).
- Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel chaque moyen de solidarisation (52) est interposé radialement entre la languette (44) de centrage associée et le support (32).
- Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le support (32) de la brosse comprend une portion de montage (34) et deux flancs latéraux (36, 38) prolongeant la portion de montage et enserrant axialement les fibres conductrices (31), un des flancs latéraux (36, 38) du support étant axialement en appui contre la plaque de montage.
- Ensemble selon la revendication 6, dans lequel les languettes (44) de centrage de la plaque de montage restent axialement en retrait de l’autre flanc latéral (38) du support.
- Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la plaque de montage (40) comprend une portion radiale (42) annulaire contre laquelle est axialement en appui la brosse (30) de mise à la terre.
- Ensemble selon la revendication 8, dans lequel les languettes (44) de centrage s’étendent à partir de la portion radiale (42) de la plaque de montage.
- Moteur électrique comprenant un carter (12), un arbre (14) et au moins un ensemble (20) de brosse de mise à la terre l’une quelconque des revendications précédentes monté radialement entre le carter (12) et l’arbre (14), les fibres conductrices de la brosse dudit ensemble étant en contact avec l’arbre.
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