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Title:
ROTATING ELECTRIC MACHINE COMPRISING A TERMINALS BOX
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/189039
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a rotating electric machine, comprising a casing of substantially cylindrical shape and a terminals box housing (5) fastened to the casing, while substantially hugging the shape thereof, the housing comprising two parts (10, 11) fixed on the casing and linked together by at least one articulation (12) enabling the housing (5) to adapt to the curvature of the casing.

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Inventors:
VOHLGEMUTH, Patrick (336 rue Maurice Bouchor, Ruelle Sur Trouve, 16600, FR)
DANIEL, Laurine (Le Meyrat, Trelissac, 24750, FR)
Application Number:
EP2016/061813
Publication Date:
December 01, 2016
Filing Date:
May 25, 2016
Export Citation:
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Assignee:
MOTEURS LEROY-SOMER (Boulevard Marcellin Leroy CS, 16915 Angouleme Cedex 9, 16915, FR)
International Classes:
H02K5/22; H02K5/10; H02K11/33
Domestic Patent References:
WO2013037020A12013-03-21
WO2011117816A12011-09-29
WO2011117816A12011-09-29
Foreign References:
US20120104878A12012-05-03
US3824419A1974-07-16
US5357161A1994-10-18
US6608414B12003-08-19
EP2779371A12014-09-17
FR2978629A12013-02-01
CN204243989U2015-04-01
US5192888A1993-03-09
US6002083A1999-12-14
FR2978629A12013-02-01
CA853379A1970-10-06
FR1092897A1955-04-27
FR2778796A11999-11-19
JPH0583899A1993-04-02
JPS5725133B21982-05-27
US5769659A1998-06-23
Attorney, Agent or Firm:
CABINET NONY (11 rue Saint-Georges, Paris, 75009, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Machine électrique (1) tournante, comportant un carter (6) de forme sensiblement cylindrique et un boîtier (5) de boîte à bornes rapporté sur le carter (6), en épousant sensiblement la forme, le boîtier comportant deux parties (10, 11) fixées sur le carter et reliées entre elles par au moins une articulation (12) permettant au boîtier (5) de s'adapter à la courbure du carter (6).

2. Machine selon la revendication 1, dans laquelle au moins l'une des parties (10, 11) peut occuper deux positions différentes sur le carter (6), à savoir une position fermée et une position ouverte après pivotement relativement à l'autre partie (10, 11) grâce à l'articulation (12).

3. Machine selon la revendication 1 ou 2, chaque partie (10, 11) comportant un montant transversal (16), les montants transversaux pouvant se recouvrir partiellement plus ou moins en fonction du degré de pivotement relatif des parties (10, 11).

4. Machine selon la revendication 3, dans laquelle le bord inférieur (17) d'au moins un montant transversal (16) est défini par une lèvre souple (24).

5. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'articulation (12) se situe en partie supérieure du boîtier (5), et s'étend parallèlement à l'axe de rotation de la machine (1).

6. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le boîtier (5) est monobloc, étant réalisé d'une seule pièce, l'articulation (12) étant formée par une bande souple.

7. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chaque partie (10, 11) comporte :

- une paroi supérieure (15),

- deux montants transversaux (16) avant et arrière raccordés à la paroi supérieure (15) et terminés inférieurement par un bord inférieur (17) arrondi, concave vers l'extérieur, et

- un montant latéral (18) relié d'une part à la paroi supérieure (15) et d'autre part aux deux montants transversaux (16).

8. Machine selon la revendication 7, dans laquelle chaque montant transversal (16) comporte à proximité de l'articulation (12) une excroissance (20) configurée pour obstruer une extrémité de l'articulation (12).

9. Machine selon la revendication 7 ou 8, dans laquelle le boîtier (5) comporte au niveau du bord inférieur (17 ; 21) d'un montant transversal (16) et/ou latéral (18), au moins une languette (25) pour la fixation du boîtier (5) sur le carter (6).

10. Machine selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans laquelle la paroi supérieure (15) comporte un pan central (30) délimité vers le centre par l'articulation (12) et vers l'extérieur par un pan incliné (31) s 'étendant obliquement relativement au pan central (30), ce pan incliné (31) étant raccordé inférieurement au montant latéral (18).

11. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, chaque partie (10, 11), de préférence chaque pan incliné selon la revendication 10, présentant au moins une zone amovible (33), notamment de contour circulaire, délimitée par une liaison fragilisée (32), destinée à former un passage de câble après enlèvement.

12. Gamme de machines électriques, comportant au moins une première machine et une deuxième machine, présentant des carters de diamètres différents Di et D2 avec D2 supérieur à Di, et des boîtiers (5) de boîte à bornes identiques, ces boîtiers étant tels que définis dans l'une quelconque des revendications précédentes, avec un angle formé entre les parties (10, 11) qui est différent d'une machine à l'autre.

13. Gamme selon la revendication 12, dans laquelle l'écart relatif | D2-Di | /Di entre les diamètres Di et D2 des carters étant compris entre 0 et 50%.

14. Gamme selon la revendication 12 ou 13, dans laquelle le rayon de courbure (R) du bord inférieur (17) des montants transversaux (16) des parties (10, 11) du boîtier (5) est compris entre 0,8 x (Di + D2)/4 et 1,2 x (Di + D2)/4.

Description:
Machine électrique tournante comportant une boîte à bornes La présente invention concerne les machines électriques tournantes et plus particulièrement les boîtiers de boîte à bornes prévus sur celles-ci pour recevoir les connexions électriques de la machine et le cas échéant un ou plusieurs modules électroniques tels que par exemple un régulateur de tension. L'invention concerne plus particulièrement un boîtier dont la forme épouse sensiblement celle du carter de la machine.

Le brevet US 5 192 888 divulgue un boîtier de boîte à bornes comportant deux parties qui s'assemblent avec interposition d'un joint d'étanchéité. Des ouvertures sont prévues pour l'arrivée de conducteurs électriques.

Le brevet US 6 002 083 divulgue un autre agencement de boîtier de boîte à bornes comprenant deux parties qui s'assemblent selon un plan d'assemblage sensiblement oblique.

La demande internationale WO 2011/117816 décrit un boîtier de boîte à bornes comportant deux parties, chacune étant pourvue d'une partie femelle et d'une partie mâle qui coopèrent respectivement avec les parties mâle et femelle de l'autre partie, lorsque les deux parties sont assemblées.

La demande de brevet français FR 2 978 629 divulgue un boîtier de boîte à bornes comportant deux parties assemblées l'une à l'autre et au carter par des vis, l'une au moins des parties comportant sur sa face supérieure une trappe d'accès.

La demande canadienne CA 853379, le brevet français FR 1 092 897, la demande de brevet français FR 2 778 796, les demandes japonaises JP 05-083899 et JP- 57025133 et le brevet US 5 769 659 décrivent d'autres exemples de boîtes à bornes.

Le boîtier d'une grande majorité des boîtes à bornes d'alternateurs industriels est construit par un assemblage de multiples panneaux métalliques. La confection et l'assemblage de ces panneaux métalliques sont fastidieux et nécessitent la mise en œuvre d'une grande quantité d'éléments de visserie.

Lorsque la machine électrique est un alternateur qui est associé à un moteur thermique d'entraînement, pour former un groupe électrogène, une armoire de contrôle est généralement prévue. L'armoire électrique est disposée de façon différente selon les constructeurs, par exemple au-dessus de l'alternateur, sur le ou les côtés ou sur l'arrière. Quelle que soit la position de l'armoire retenue, l'accès à l'intérieur de la boîte à bornes pour effectuer par exemple les réglages d'un régulateur de tension qui y est présent, doit être possible avec un maximum de facilité. Or, la présence de l'armoire de contrôle peut gêner l'accessibilité au boîtier lorsqu'une intervention est nécessaire sur la machine. Par ailleurs, la grande majorité des carters d'alternateur est de forme cylindrique. Les diamètres de carter sont croissants en fonction de la puissance de la machine. De ce fait, pour assurer un degré de protection suffisant, l'interface du boîtier avec le carter doit être de forme complémentaire. Cela conduit à avoir une géométrie de boîte à bornes pour chaque diamètre de carter, et ainsi à multiplier les références.

L'invention vise à réduire le nombre de références de boîtes à bornes nécessaires pour couvrir les différents diamètres de carters qui composent une gamme d'alternateurs.

L'invention vise également à simplifier la réalisation de la boîte à bornes.

L'invention vise encore à rendre plus facile une intervention sur la machine, de façon à offrir une grande diversité d'implantations possibles de l'armoire de contrôle relativement à la machine.

L'invention a ainsi pour objet, afin de résoudre tout ou partie des objectifs précités, une machine électrique tournante comportant un carter et un boîtier de boîte à bornes rapporté sur le carter, en épousant sensiblement la forme, le boîtier comportant deux parties reliées entre elles par au moins une articulation permettant au boîtier de s'adapter à la courbure du carter.

Grâce à l'invention, le boîtier peut s'adapter à au moins deux diamètres de carter différents, ce qui permet de réduire le nombre de références.

Au moins une partie du boîtier peut occuper deux positions différentes sur le carter, à savoir une position fermée et une position ouverte après pivotement relativement à l'autre partie grâce à l'articulation. Cette dernière permet à chacune des deux parties de pivoter vers le haut depuis la position fermée vers la position ouverte, indépendamment de l'autre. Cela facilite l'accès au contenu de la boîte à bornes, et le câblage avec l'armoire de contrôle est rendu plus aisé.

Chaque partie comporte avantageusement un montant transversal, les montants transversaux adjacents des parties du boîtier pouvant se recouvrir partiellement, avantageusement de manière sensiblement étanche, en fonction du degré de pivotement relatif des parties nécessaire pour s'adapter au mieux à la géométrie du carter.

Le bord inférieur arrondi, concave vers l'extérieur, d'au moins un montant transversal est avantageusement défini par une lèvre souple, qui contribue à permettre au montant d'épouser au mieux la forme du carter. La lèvre vient directement de moulage avec la pièce. Son profil lui permet de se déformer et d'épouser les différents diamètres sur lesquels elle vient reposer.

L'articulation est de préférence centrale, auquel cas les parties forment des demi- coquilles. Les parties du boîtier sont avantageusement fixées sur le carter indépendamment l'une de l'autre. Il est ainsi possible d'accéder à l'intérieur du boîtier par l'un ou l'autre de ses côtés, en faisant pivoter la partie correspondante autour de l'articulation, sans désolidariser totalement le boîtier du carter.

L'articulation se situe avantageusement en partie supérieure du boîtier, et s'étend parallèlement à l'axe de rotation de la machine.

Le boîtier peut être monobloc, étant réalisé d'une seule pièce, l'articulation étant formée par exemple par une bande souple d'articulation venue de moulage. De préférence, la forme et l'ouverture initiale du boîtier sont telles que le moulage de la pièce peut se faire selon une direction unique de démoulage. Cela permet de limiter le moule à deux parties moulantes.

Par « articulation », on désigne une zone articulée permettant la rotation au moins partielle d'une partie du boîtier autour d'au moins un axe géométrique de rotation. L'articulation peut comporter une bande souple, un soufflet, ou toute autre structure flexible ou articulée permettant un pivotement suffisant.

Chaque partie du boîtier peut comporter :

- une paroi supérieure,

- deux montants transversaux avant et arrière raccordés à la paroi supérieure et terminés inférieurement par un bord inférieur arrondi, concave vers l'extérieur, de préférence en forme d'arc de cercle, et

- un montant latéral relié d'une part à la paroi supérieure et d'autre part aux deux montants transversaux.

L'expression « paroi supérieure » se réfère à une orientation de la machine dans laquelle celle-ci est observée avec le boîtier situé sur le dessus, l'axe de rotation étant horizontal.

Les bords inférieurs arrondis sont de préférence d'un rayon de courbure intermédiaire à ceux des carters de destination. Les parties sont avantageusement symétriques l'une de l'autre, de préférence par rapport à un plan médian contenant un axe géométrique de l'articulation. Ce plan de symétrie contient également, de préférence, l'axe de rotation de la machine. A l'intérieur de la boîte à bornes, sur l'un des côtés, se trouve par exemple un régulateur de tension et sur l'autre côté un bornier de raccordement électrique. Grâce à la symétrie des parties, il est possible de permuter le bornier et le régulateur selon le besoin de l'utilisateur, à savoir sortie à gauche ou à droite.

Chaque montant transversal peut comporter, à proximité de l'articulation, une excroissance configurée pour obstruer une extrémité de l'articulation. Cela peut améliorer la protection conférée par le boîtier.

Le boîtier comporte de préférence, au niveau du bord inférieur d'un montant transversal et/ou latéral, au moins une languette pour sa fixation sur le carter.

La paroi supérieure peut comporter un pan central délimité vers le centre par l'articulation et vers l'extérieur par un pan incliné s 'étendant obliquement relativement au pan central, ce pan incliné étant raccordé inférieurement au montant latéral.

Chaque partie, notamment sur le pan incliné, peut présenter au moins une zone amovible, de contour par exemple circulaire, délimitée par une liaison fragilisée, pouvant être perforée manuellement, pour former une ouverture destinée à recevoir un embout de passage de gaine.

En fonction de la configuration des groupes électrogènes auxquels sont destinés les alternateurs, deux configurations de raccordement électrique peuvent être proposées. Soit le bornier et le régulateur sont montés d'usine dans le boîtier et l'utilisateur vient se raccorder au boîtier avec ses câbles, soit la machine est livrée non équipée du bornier et du régulateur, mais avec des câbles prêts à être raccordés dans l'armoire de puissance du groupe électrogène. Habituellement, ces deux variantes sont réalisées avec deux boîtiers différents. Cependant, en présence des pans inclinés, le boîtier selon l'invention peut convenir pour assurer ces deux variantes de sortie de câble. La sortie de câble au travers d'un des pans inclinés permet de ne pas avoir à utiliser d'embout de gaine coudé, quelle que soit la direction que doit prendre la gaine pour rejoindre le tableau électrique, sur le côté, en avant, en arrière, sur le dessus ou autre.

L'invention a encore pour objet, en combinaison avec ce qui précède, une gamme de machines électriques, comportant au moins une première machine et une deuxième machine, présentant chacune des carters de diamètres Di et D 2 différents, avec D 2 > Di, et des boîtiers de boîtes à bornes identiques, ces boîtiers étant tels que définis plus haut, avec un angle formé entre les parties de ces boîtiers qui est différent d'une machine à l'autre.

L'écart relatif | D 2 -Di | /Di entre les diamètres Di et D 2 des carters peut être compris entre 0 et 50%.

Le rayon de courbure (du bord inférieur des montants transversaux des parties du boîtier peut être compris entre 0,8 x (Di + D 2 )/4 et 1 ,2 x (Di + D 2 )/4.

Selon un autre de ses aspects, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, l'invention a encore pour objet un boîtier de boîte à bornes présentant au moins un pan incliné s'étendant obliquement relativement à un plan médian pour le boîtier, de préférence avec un angle par rapport à ce plan compris entre 30° et 60°, le pan incliné comportant une ou plusieurs zones amovibles délimitées chacune par une liaison fragilisée avec le reste du pan incliné, cette ou ces zones étant de préférence de contour circulaire, étant destinées à être enlevées manuellement pour libérer une ouverture permettant la mise en place d'un embout de passage de câble, notamment équipé d'un presse-étoupe.

Selon cet aspect de l'invention, le boîtier peut comporter ou non deux parties reliées par une articulation. L'avantage réside dans la possibilité d'éviter l'utilisation d'embouts coudés.

De préférence, le boîtier selon ce deuxième aspect présente également les caractéristiques définies plus haut, relatives à la possibilité de s'adapter à des carters de diamètres différents.

Selon encore un autre de ses aspects, l'invention a pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un boîtier de boîte à bornes pour machine électrique, comportant deux parties reliées par une articulation, chaque partie comportant de préférence des moyens de fixation sur le carter de la machine, notamment sous la forme d'une ou plusieurs languettes fixées à l'aide de vis sur le carter, et au moins une articulation permettant à cette partie de pivoter indépendamment de l'autre pour permettre d'accéder au contenu de la boîte à bornes.

Selon ce troisième aspect, le boîtier peut être réalisé ou non de manière à s'adapter à différents diamètres de carter et avec ou non un pan incliné tel que défini ci- dessus. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en œuvre non limitatifs de celle-ci, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel :

la figure 1 représente de manière schématique et en perspective un exemple de machine électrique équipée d'un boîtier selon l'invention, la figure 2 est une vue schématique analogue à la figure 1 d'un détail de celle- ci,

la figure 3 représente de manière schématique et isolée, en vue de côté, le boîtier selon l'invention, en configuration de moulage,

la figure 4 est une vue de dessus schématique et en perspective du boîtier de la figure 3,

la figure 5 est une vue de dessous, schématique et en perspective, du boîtier de la figure 3,

la figure 6 est une vue de côté, schématique et en perspective, du boîtier de la figure 3, prêt à être mis en place sur le carter,

la figure 7 est une vue de dessous, schématique et en perspective, du boîtier de la figure 3,

la figure 8 A est une vue en coupe transversale schématique, du détail VIIIA de la figure 7,

la figure 8B est une vue schématique et en perspective du détail VIIIB de la figure 7,

les figures 9 et 10 sont des vues de côté, schématiques, du boîtier de la figure 3, illustrant la possibilité pour le boîtier de s'adapter à des carters de diamètres différents,

la figure 11 est une vue schématique et en perspective de la machine de la figure 1, le boîtier étant représenté partiellement ouvert,

la figure 12 illustre de manière schématique et en perspective une machine électrique avec une variante d'implantation de l'armoire de contrôle, et la figure 13 est une vue schématique en perspective de la machine de la figure 12, avec le boîtier partiellement ouvert.

La machine électrique 1 représentée sur les figures 1, 2 et 11 à 13, est un alternateur destiné à être entraîné en rotation par un moteur thermique, non représenté, situé à l'avant de la machine. L'assemblage de l'alternateur et du moteur thermique se fait de façon classique par une bride 2.

L'alternateur n'a été que partiellement représenté et l'on voit seulement le carter 6 de la machine, de forme sensiblement cylindrique.

La machine 1 est supportée par un châssis 3 dont est solidaire une armoire de contrôle 4, laquelle, selon les fabricants de groupes électrogènes, est par exemple positionnée sur le dessus, comme illustré sur les figures 1 et 11 , ou sur le côté, comme illustré sur les figures 12 et 13.

Un boîtier 5 de boîte à bornes est prévu sur le dessus de la machine 1, fixé sur le carter 6 pour loger, dans l'exemple illustré, un régulateur de tension 8, visible partiellement sur les figures 11 et 13.

Ce boîtier 5 comporte deux parties 10 et 11 reliées entre elles, conformément à un aspect de l'invention, par une articulation 12, constituée dans cet exemple par une bande souple.

Les deux parties 10 et 11 sont réalisées de préférence en matière plastique, par exemple en polypropylène, de préférence comportant une charge de renfort, notamment minérale, par exemple chargé à plus de 15% ou 20% en masse, et peuvent être initialement dépourvues de passages de câbles ouverts.

Au moins l'une, et de préférence chacune des parties 10 et 11, peut occuper deux positions différentes sur le carter, à savoir une position fermée et une position ouverte, visible sur les figures 11 et 13, après pivotement relativement à l'autre partie grâce à l'articulation 12, d'un angle supérieur à 90° par exemple.

Chaque partie 10 ou 11 comporte une paroi supérieure 15, deux montants transversaux 16 avant et arrière, terminés inférieurement par un bord inférieur 17 arrondi, notamment circulaire, les montants transversaux 16 étant raccordés à la paroi supérieure 15. Chaque partie 10 ou 11 comporte en outre un montant latéral 18 relié d'une part à la paroi supérieure 15 et d'autre part aux deux montants transversaux 16 avant et arrière de la partie concernée.

Chaque montant transversal 16 comporte à proximité de l'articulation 12 une excroissance 20 disposée dans l'axe de celle-ci, et améliorant ainsi l'étanchéité de la fermeture du boîtier. Pour la fixation des parties 10 et 1 1 sur le carter 6, le boîtier 5 comporte des languettes 25 situées respectivement au niveau du bord inférieur 17 d'un montant transversal 16 ou du bord inférieur 21 du montant latéral 18. Ces languettes 25 comportent au moins une ouverture 28 pour le passage d'une vis 27, comme visible sur la figure 2 notamment.

Les montants transversaux 16 peuvent se recouvrir partiellement selon une portion de recouvrement 26, de forme généralement triangulaire, visible sur les figures 9 et 10, ce recouvrement étant plus ou moins étendu selon le degré de pivotement des parties 10 et 1 1 au montage du boîtier sur le carter, en fonction du diamètre de celui-ci. Ainsi, pour un faible diamètre de carter, le recouvrement sera plus important que pour un diamètre plus grand. On a représenté sur les figures 9 et 10 deux configurations prises par le boîtier en position fermée pour s'adapter à des carters de diamètres différents, par simple ajustement de l'angle formé entre les deux parties. Sur la figure 9, le diamètre Di du carter de destination est inférieur à celui D 2 du carter de la figure 10, de telle sorte que le recouvrement entre montants transversaux 16 est plus grand que sur la figure 10. Comme illustré en pointillés sur ces figures, l'angle a entre le montant latéral 18 et la verticale est supérieur dans l'exemple de la figure 10 à celui de la figure 9.

Si le rayon de courbure du bord arrondi 17 d'un montant transversal est R, on a par exemple R = (Di + D 2 )/4.

Dans l'exemple illustré, le bord inférieur 17 de chaque montant transversal 16 est défini par une lèvre souple 24, visible plus en détail sur la figure 8B, qui facilite encore davantage l'adaptation du boîtier 5 à des carters de diamètres différents, notamment à au moins deux carters de diamètres différents. La lèvre 24 vient directement de moulage avec la pièce. Son profil lui permet de se déformer et d'épouser les différents diamètres sur lesquels elle vient reposer.

Le pan central 30 de la paroi supérieure 15 est légèrement incliné vers le bas par rapport à un axe horizontal perpendiculaire au plan médian M pour le boîtier, d'un angle β supérieur à 0, en position fermée du boîtier 5 pour éviter les stagnations d'eau sur le capot, comme visible sur les figures 9 et 10.

Par ailleurs, le pan central 30 se raccorde par un pan incliné 31 au montant latéral 18. Le pan incliné 31 forme un angle par exemple compris entre 30° et 60° par rapport au plan médian M. Comme visible sur les figures 7 et 8 A, chaque partie 10 ou 11 présente au moins une zone amovible 33 délimitée par une liaison fragilisée 32, d'épaisseur inférieure au reste de la paroi comme visible sur la figure 8A, cette zone étant dans cet exemple de contour circulaire. Il est possible de perforer l'une de ces zones 33 en rompant manuellement la liaison fragilisée, puis d'y monter un embout de gaine pour constituer un passage de câble.

Pour fixer le boîtier 5 sur le carter 6, on introduit des moyens de fixation tels que des vis 27 dans l'ouverture 28 des languettes 25. Lorsque l'on souhaite accéder à l'intérieur du boîtier 5, on enlève les vis 27 de la partie 10 ou 11 concernée, et l'on fait pivoter cette partie 10 ou 11 par rapport à l'autre partie vers le haut, sans avoir à désolidariser l'autre partie du carter 6.

Comme visible sur les figures 11 et 13, le contenu de la boîte à bornes est accessible quel que soit le positionnement de l'armoire de contrôle 4.

L'invention n'est bien entendu pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits.

En particulier, l'invention s'applique également à un moteur.

On ne sort pas du cadre de l'invention si le système de fixation du boîtier sur le carter est différent et ne comporte pas, par exemple, de languettes.

Le boîtier peut comporter plus d'une articulation, par exemple deux articulations disposées latéralement, le pan central étant non articulé, et les deux parties étant chacune reliées au pan central par une articulation. Le boîtier peut encore comporter au moins trois articulations, par exemple une articulation centrale et deux articulations latérales.

Le recouvrement entre les montants transversaux peut être remplacé par un soufflet.

L'expression « comportant un » doit se comprendre comme étant synonyme de l'expression « comprenant au moins un ».