BR112021001723A2 - eletrônica de porta escovas de máquina elétrica giratória e processo de fabricação - Google Patents

Abstract

Eletrônica para porta escova de máquina elétrica giratória, notadamente para veículo automóvel, que compreende um dissipador térmico para a dissipação térmica de um chip eletrônico de regulação, que se estende de acordo com um plano de extensão, uma pluralidade de trilhas de alimentação elétrica para o chip, eletricamente desconectadas do dissipador, e uma trilha de terra ligada ao dissipador por uma primeira ligação, na qual o dissipador é integrado com a primeira ligação e a trilha de terra.

Description

“ELETRÔNICA DE PORTA ESCOVAS DE MÁQUINA ELÉTRICA GIRATÓRIA E PROCESSO DE FABRICAÇÃO”

[0001] A presente invenção tem como objeto uma eletrônica de porta escovas de máquina elétrica giratória e o processo de fabricação de uma tal eletrônica e de um porta escovas correspondente. A invenção encontra uma aplicação especialmente vantajosa, mas não exclusiva, no domínio dos alternadores para veículos automóveis próprios para transformar energia mecânica em energia elétrica e que podem ser reversíveis.

[0002] Os alternadores modernos para veículos automóveis são equipamentos compactos dentro dos quais são integrados os dispositivos de comando e de regulação.

[0003] O porta escovas sustenta geralmente o dispositivo de regulação da tensão da corrente produzida pelo alternador, constituindo um conjunto regulador porta escovas ligado ao feixe de instalação elétrica do veículo por meio de bornes ou de conectores.

[0004] Um regulador porta escovas desse tipo é por exemplo descrito no documento FR2969411. Esse regulador porta escovas compreende bornes de conexão axiais e um conector destinado a ser ligado a uma unidade eletrônica de controle do motor térmico. Os bornes de conexão e o conector são ligados por circuitos elétricos a um chip eletrônico do regulador e a tranças elétricas de escovas. O chip eletrônico é resfriado por meio de um dissipador térmico.

[0005] É notadamente necessário nesse tipo de regulador porta escovas conectar o chip à terra para corrigir os problemas de compatibilidade eletromagnética.

[0006] A colocação na terra do chip montado no dissipador pode ser feita por conexão via um fio de alumínio entre uma trilha de terra do porta escovas e o dissipador que se encontra sob o chip. Em variante para os porta escovas de tipo chip encapsulado descritos no documento FR1460280, a colocação na terra é feita através do parafuso autoformador montado entre a trilha de terra dobrada do porta-escovas e o dissipador que se encontra embaixo do chip.

[0007] Etapas e elementos adicionais são portanto necessários para uma colocação na terra por tais métodos.

[0008] A invenção visa corrigir eficazmente esse inconveniente propondo para isso uma eletrônica para porta escova de máquina elétrica giratória, notadamente para veículo automóvel, que compreende um dissipador térmico para a dissipação térmica de um chip eletrônico de regulação, que se estende de acordo com um plano de extensão, uma pluralidade de trilhas de alimentação elétrica para o chip, eletricamente desconectadas do dissipador, e uma trilha de terra ligada ao dissipador por uma primeira ligação, na qual o dissipador é integrado com a primeira ligação e a trilha de terra.

[0009] A invenção permite assim suprimir os elementos suplementares tais como o fio de alumínio ou o parafuso autoformador necessários para reconectar o dissipador à terra. Além disso a invenção permite utilizar o prolongamento do circuito de terra do porta escovas como dissipador térmico e como porção de ligação para todos os outros circuitos elétricos. Uma tal eletrônica será mais robusta do que as soluções existentes, mais simples de executar minimizando para isso o número de etapas, e com um ganho econômico notadamente ligado às economias de matéria.

[0010] Em variante, o dissipador é deslocado da trilha de terra de acordo com uma direção transversal ao plano de extensão do dissipador, a primeira ligação tendo uma forma recurvada.

[0011] Um tal deslocamento permite uma padronização da arquitetura dessa eletrônica em relação à existente.

[0012] Em variante as trilhas de alimentação elétrica e o dissipador se estendem em dois planos substancialmente paralelos.

[0013] Em variante as trilhas de alimentação elétrica e a trilha de terra se estendem em um mesmo plano.

[0014] De acordo com um outro aspecto a invenção tem como objeto um porta escovas de máquina elétrica giratória, notadamente para veículo automóvel que compreende uma caixa realizada em um material plástico, um chip eletrônico de regulação, e uma eletrônica.

[0015] De acordo com um outro aspecto, a invenção tem como objeto um processo de fabricação de uma eletrônica para porta escovas caracterizado pelo fato de que compreende uma etapa de realização, a partir de uma tira metálica que se estende de acordo com um plano, de várias trilhas elétricas de alimentação, de um dissipador e de uma trilha de terra, de uma primeira ligação e de uma pluralidade de segundas ligações, a trilha de terra sendo ligada ao dissipador pela primeira ligação, as trilhas de alimentação elétrica sendo ligadas ao dissipador pela pluralidade de segundas ligações, e uma etapa de corte das segundas ligações sem cortar a primeira ligação, que separa as trilhas elétricas de alimentação do dissipador térmico, ao mesmo tempo em que conserva a ligação elétrica entre o dissipador e a trilha de terra.

[0016] Um tal processo permite limitar o número de etapas não tendo para isso que recriar conexões entre componentes ou que adaptar componentes adicionais.

[0017] Em variante o processo compreende uma etapa de dobragem de maneira a que o dissipador e a trilha de terra se estendam em dois planos diferentes.

[0018] Em variante as etapas de realização e de corte são simultâneas ou concomitantes.

[0019] Isso permite minimizar o número de etapas.

[0020] Em variante o processo compreende uma etapa suplementar de moldagem de uma caixa feita de plástico sobre as trilhas de alimentação elétrica, o dissipador e a trilha de terra.

[0021] Isso permite não ter que reconectar por uma etapa ulterior o dissipador com a terra.

[0022] Em variante no processo por ocasião da etapa de moldagem, as trilhas de alimentação elétrica, o dissipador e a trilha de terra são mantidos em posição por um jogo de pinos retráteis que se estendem de acordo com uma direção transversal ao plano de extensão do dissipador.

[0023] Isso permite assegurar uma boa retenção sem comprometer a boa estanqueidade da caixa acabada em relação às conexões, entre outras.

[0024] A invenção será melhor compreendida com a leitura da descrição que se segue e com o exame das figuras que a acompanham. Essas figuras só são dadas a título ilustrativo e de nenhuma forma limitativo da invenção.

[0025] As figuras 1a e 1b são vistas que ilustram a pista que compreende a trilha de terra, o dissipador e as trilhas de alimentação elétrica recortados em uma tira metálica.

[0026] As figuras 2a, 2b, 2c, 2d ilustram as etapas que permitem separar as trilhas elétricas de alimentação do dissipador térmico.

[0027] As figuras 3a, 3b, 3c são vistas respectivamente de cima, em perspectiva e em corte da eletrônica no final da dobragem da ligação entre o dissipador e a trilha de terra.

[0028] As figuras 4a, 4b, 4c ilustram respectivamente o dispositivo de puncionamento que utiliza um jogo de pinos e o posicionamento dos pinos embaixo e acima da pista.

[0029] As figuras 5a, 5b são vistas respectivamente em perspectiva e de cima da moldagem da caixa em volta da eletrônica.

[0030] As figuras 6a e 6b são vistas respectivamente em perspectiva e de cima do porta escova com o chip eletrônico.

[0031] Os elementos idênticos, similares ou análogos conservam a mesma referência de uma figura para a outra.

[0032] É agora descrito um modo de realização especial de uma eletrônica de porta escovas reguladora que corresponde a uma aplicação especial da invenção.

[0033] Em uma primeira etapa ilustrada na figura 1a, são formados por corte, estampagem ou matrizagem de uma tira metálica, uma trilha 10 que compreende uma porção destinada a formar um dissipador térmico 12, uma trilha de terra 16 ligada ao dito dissipador por uma primeira ligação 11, e várias trilhas de alimentação elétrica 14 para o chip ligadas ao dito dissipador por uma pluralidade de segundas ligações 13.

[0034] As trilhas de alimentação elétrica 14 são destinadas a assegurar ligações elétricas notadamente com tranças de escovas, polaridades positiva B+ e negativa B- de uma bateria do veículo e fases do alternador.

[0035] A trilha 10 compreende também um quadro 18 em torno dos elementos precedentes. A trilha 10 se estende globalmente em um plano P1.

[0036] No final dessa primeira etapa, as trilhas de alimentação elétrica 14 são portanto ligadas mecanicamente entre si pelo dissipador 12, ele próprio ligado mecanicamente à trilha de terra 16, tudo sendo ligado mecanicamente ao quadro 18. As primeira e segundas ligações 11, 13 asseguram de fato uma rigidez mecânica das trilhas de alimentação elétrica 14 com o dissipador 12 e com a trilha de terra 16 tudo se apresentando assim sob a forma de uma só peça 10.

[0037] Como está ilustrado na figura 1b, é realizado em seguida um corte que separa o quadro 18 da trilha 10.

[0038] A figura 2 ilustra em seguida uma etapa de corte das segundas ligações 13 que separa assim as trilhas elétricas de alimentação 14 do dissipador térmico 12. Uma tal etapa permite separar as trilhas elétricas umas das outras, tendo em vista as diferentes conexões das mesmas com o chip.

[0039] Essa etapa poderá ser realizada por puncionamento por meio de uma ferramenta. A trilha 10 é assim colocada dentro de um dispositivo de embutimento 20 (figura 2a).

[0040] O dispositivo de embutimento compreende por exemplo uma ferramenta de embutimento 23. A ferramenta de embutimento se apresenta por exemplo sob a forma de uma ponteira acionável 23 que vem se apoiar sobre a pista 10 de acordo com uma direção substancialmente transversal ao plano P1 da pista. O dispositivo de embutimento 20 compreende também por exemplo uma parte superior 21 e uma parte inferior 22, a trilha 10 sendo alojada na parte inferior 22 e a ferramenta de embutimento 23 sendo guiada pela parte superior 21 para vir se apoiar sobre a pista, quando as partes superior 21 e inferior 22 são aproximadas, como ilustrado nas figuras 2b e 2c. Depois de retração da ponteira 23, é obtida uma eletrônica 30 na qual as trilhas de alimentação elétrica 14 são separadas do dissipador 12.

[0041] Em variante o corte das segundas ligações 13 poderá ser realizado por laser.

[0042] Uma etapa concomitante ou adicional permite dobrar a primeira ligação 11 entre o dissipador 12 e a trilha de terra 16. O dissipador 12 é portanto no final dessa etapa vantajosamente integrado com a primeira ligação 11 e a trilha de terra 16, como ilustrado na figura 3a. No final dessa etapa o dissipador 12 está deslocado da trilha de terra 16 de acordo com uma direção transversal ao plano de extensão P1, a primeira ligação 11 tendo uma forma recurvada, como ilustrado na figura 3c.

[0043] Uma tal etapa é realizada com a mesma ferramenta que a etapa de corte precedente ou com uma ferramenta diferentes. Uma mesma ferramenta poderá por exemplo ter uma porção cortante que entra em contato com as segundas ligações 13 para efetuar o corte e uma porção não cortante que entra em contato com as primeiras ligações 11 para efetuar a dobragem.

[0044] Na eletrônica 30 assim formada no final das etapas de corte e dobragem, o dissipador 12 e a trilha de terra 16 se estendem em dois planos diferentes P’1 e P’2 respectivamente, vantajosamente substancialmente paralelos, como ilustrado na figura 3b. Esses planos serão tipicamente separados de uma distância da ordem de 2 mm

[0045] As trilhas de alimentação elétrica 14 e o dissipador 12 se estendem nesse caso também em dois planos vantajosamente substancialmente paralelos. As trilhas de alimentação elétrica 14 e a trilha de terra 16 se estendem por exemplo nesse estágio no mesmo plano P’1, e o dissipador 12 se estende no plano P’2, como ilustrado na figura 3b.

[0046] A parte referenciada 17 que se estende substancialmente perpendicularmente ao plano P1 corresponde a olhais para a conexão das tranças de escovas.

[0047] As etapas de corte e dobragem serão chamadas na sequência de etapas de embutimento.

[0048] Essas etapas de embutimento serão vantajosamente realizadas retendo para isso a trilha 10 antes de embutimento e depois a eletrônica 30 depois de embutimento com o auxílio de um sistema de pinos retráteis 24, como ilustrado na figura 4.

[0049] Os pinos se estendem por exemplo a partir das partes superior e inferior21, 22 como ilustrado na figura 4a.

[0050] Os pinos 24 têm um comprimento ajustável de modo que, por ocasião da etapa de embutimento, a mudança de plano das trilhas de alimentação elétrica 14, em relação à trilha de terra 16 e ao dissipador 12 seja possível ao mesmo tempo em que se retém os elementos da eletrônica 30 uns em relação aos outros.

[0051] Assim a trilha 10, alojada na parte inferior 22 é retida pelos pinos antes de toda a etapa, em pequena distância do fundo da parte inferior 22, e depois a ferramenta de embutimento desliza entre os pinos e embute a trilha 10. Os pinos são então parcialmente retraídos para compensar a mudança de plano dos diferentes elementos da eletrônica 30. No final da etapa de embutimento os diferentes elementos da eletrônica 30 permanecem portanto mantidos em posição uns em relação aos outros pelos pinos.

[0052] Os elementos serão por exemplo mantidos em diferentes níveis de planos P’1 e P’2 pelo jogo de pinos. Os diferentes elementos da eletrônica 30 são também mantidos na proximidade mas não em contato com o fundo da parte inferior 22 para poder ser revestidos de plástico por ocasião da moldagem que será descrita ulteriormente.

[0053] Pelo jogo de pinos móveis vantajosamente posicionados dentro do molde, o posicionamento inter trilha e o posicionamento axial da eletrônica 30 são assegurados durante a moldagem.

[0054] Por exemplo como ilustrado nas figuras 4, o jogo de pinos retráteis compreende pinos para a manutenção inter trilhas 241 no plano de extensão P1 e pinos de retenção axial 242 para a manutenção dos elementos da eletrônica 30 de acordo com a direção transversal ao plano P1.

[0055] Os pinos para a manutenção inter trilhas ilustrados nas figuras 4a e 4c se estendem de acordo com uma direção transversal ao plano de extensão P1, de um só lado da trilha 10. Esses pinos são dispostos entre os elementos da eletrônica. Tais pinos permitem evitar o deslocamento no plano dos elementos da eletrônica 30 que apresentariam o risco de se aproximar durante a moldagem, como será descrito na sequência.

[0056] Os pinos para a retenção axial, ilustrados nas figuras 4a, 4b e 4c se estendem também de acordo com uma direção transversal ao plano P1 mas de um lado e de outro da trilha, de maneira a reter axialmente as trilhas.

[0057] Como ilustrado na figura 5a, a eletrônica 30 é em seguida sobremoldada com uma caixa feita de plástico. Os circuitos elétricos 14, 16 e o dissipador térmico 12 são assim sobremoldados dentro dessa caixa.

[0058] A eletrônica 30 é para isso posicionada dentro de um molde 50.

[0059] Será utilizado vantajosamente como molde 50 o dispositivo de embutimento precedente 20 depois de retirada da ponteira de embutimento.

[0060] Assim a eletrônica 30 é mantida na posição pelo sistema de pinos retráteis 24, na proximidade do fundo da parte inferior 22 O molde é em seguida fechado aproximando para isso as duas partes 21, 22, e a matéria é injetada dentro do recinto do molde, assim fechado, em torno da eletrônica 30 para formar o porta escova que será em seguida desmoldado.

[0061] Os pinos são por exemplo retraídos por ação dos macacos durante a injeção da matéria dentro do molde, a matéria se distribuindo assim em torno de todas as trilhas de alimentação elétrica notadamente. Em variante eles são retraídos por outros meios mecânico ou hidráulico. A retração dos pinos simultaneamente à injeção permite evitar que zonas permaneçam abertas em torno das trilhas de alimentação elétrica, para evitar notadamente as infiltrações de água.

[0062] A matéria será vantajosamente o plástico.

[0063] Depois de moldagem os pinos 24 são portanto completamente retraídos e só deixam pequenas marcas na peça final.

[0064] Assim como pode ser visto na figura 5b, a moldagem da caixa reserva de um de seus lados uma primeira janela 41 em frente ao dissipador 12 e em frente às extremidades das trilhas de conexão elétricas 14 situadas na proximidade do dissipador. A caixa 40 descobre também a extremidade da trilha de terra 16 oposta ao dissipador 12.

[0065] A janela 41 define um alojamento para um chip eletrônico destinado a entrar em contato térmico com o dissipador 12. No lado oposto, a caixa 40 compreende uma segunda janela 42 que tem uma dimensão maior do que a primeira janela 41 para permitir a colocação em contato do ar com o dissipador térmico 12 (não ilustrado).

[0066] Como está ilustrado pela figura 5, o porta-escovas 70 obtido compreende,

além das trilhas de alimentação elétrica 14, da trilha de terra 16 e do dissipador 12 sobremoldados pelo material plástico: - uma placa de sustentação para uma montagem do porta escovas sobre um mancal traseiro do alternador; - um alojamento para um chip eletrônico de regulação; - um alojamento para as escovas; e - orelhas de fixação a um mancal traseiro do alternador e a bornes de conexão elétricos.

[0067] O chip eletrônico 60 visível nas figuras 6a e 6b é em seguida colocado dentro de seu alojamento situado acima do dissipador 12 e ligado eletricamente com as trilhas elétricas de alimentação 14 (não ilustrado).

[0068] Naturalmente a descrição que precede foi dada a título de exemplo unicamente e não limita o domínio da invenção do qual não se sairia substituindo para isso os diferentes elementos por todos os outros equivalentes.

[0069] Por outro lado, as diferentes características, variantes e/ou formas de realização da presente invenção podem ser associadas umas com as outras de acordo com diversas combinações, na medida em que elas não são incompatíveis ou exclusivas umas das outras.

Claims (10)

REIVINDICAÇÕES

1. Eletrônica (30) para porta escova de máquina elétrica giratória, notadamente para veículo automóvel, caracterizada pelo fato de que compreende: - um dissipador térmico (12) para a dissipação térmica de um chip eletrônico de regulação, que se estende de acordo com um plano de extensão (P’2), - uma pluralidade de trilhas de alimentação elétrica (14) para o chip, eletricamente desconectadas do dissipador (12), e - uma trilha de terra (16) ligada ao dissipador (12) por uma primeira ligação (11), e em que o dissipador (12) é integrado com a primeira ligação (11) e a trilha de terra (12).

2. Eletrônica (30), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dissipador (12) é deslocado da trilha de terra (16) de acordo com uma direção transversal ao plano de extensão (P’2) do dissipador, a primeira ligação (11) tendo uma forma recurvada.

3. Eletrônica (30), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que as trilhas de alimentação elétrica (14) e o dissipador (12) se estendem em dois planos substancialmente paralelos (P’1, P’2).

4. Eletrônica (30), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que as trilhas de alimentação elétrica (14) e a trilha de terra (16) se estendem em um mesmo plano (P’1).

5. Porta escovas (70) de máquina elétrica giratória, notadamente para veículo automóvel, caracterizado pelo fato de que compreende: - uma caixa (40) realizada em um material plástico - um chip eletrônico de regulação (60), - uma eletrônica (30) como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 4.

6. Processo de fabricação de uma eletrônica para porta escovas caracterizado pelo fato de que compreende: a - uma etapa de realização, a partir de uma tira metálica que se estende de acordo com um plano (P1), de várias trilhas elétricas de alimentação (14), de um dissipador (12) e de uma trilha de terra (16), de uma primeira ligação (11) e de uma pluralidade de segundas ligações (13), a trilha de terra (16) sendo ligada ao dissipador (12) pela primeira ligação (11), as trilhas de alimentação elétrica (14) sendo ligadas ao dissipador (12) pela pluralidade de segundas ligações (13), b - uma etapa de corte das segundas ligações (13) sem cortar a primeira ligação (11), que separa as trilhas elétricas de alimentação (14) do dissipador térmico (12), ao mesmo tempo em que conserva a ligação elétrica entre o dissipador (12) e a trilha de terra (16).

7. Processo de fabricação de uma eletrônica para porta-escovas, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende: c – uma etapa de dobragem de maneira a que o dissipador (12) e a trilha de terra (16) se estendam em dois planos diferentes (P’1, P’2).

8. Processo de fabricação de uma eletrônica para porta-escovas de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 e 7 caracterizado pelo fato de que as etapas b e c são simultâneas ou concomitantes.

9. Processo de fabricação de um porta escovas, que compreende as etapas de fabricação de uma eletrônica para porta escovas como definidas em qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que compreende: d - uma etapa de moldagem de uma caixa feita de plástico sobre as trilhas de alimentação elétrica (14), o dissipador (12) e a trilha de terra (16).

10. Processo de fabricação de um porta escovas, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que por ocasião da etapa d, as trilhas de alimentação elétrica (14), o dissipador (12) e a trilha de terra (16) são mantidos em posição por um jogo de pinos retráteis (24) que se estendem de acordo com uma direção transversal ao plano de extensão (P’2) do dissipador (12).