EP1647082A2 - Porte-balais de moteur electrique, moteur electrique et actionneur - Google Patents

Porte-balais de moteur electrique, moteur electrique et actionneur

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EP1647082A2
EP1647082A2 EP04767914A EP04767914A EP1647082A2 EP 1647082 A2 EP1647082 A2 EP 1647082A2 EP 04767914 A EP04767914 A EP 04767914A EP 04767914 A EP04767914 A EP 04767914A EP 1647082 A2 EP1647082 A2 EP 1647082A2
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EP
European Patent Office
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electric motor
brushes
brush holder
brush
guiding
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Withdrawn
Application number
EP04767914A
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German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Louis Delevallee
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Valeo Embrayages SAS
Original Assignee
Valeo Embrayages SAS
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/14—Means for supporting or protecting brushes or brush holders
    • H02K5/143—Means for supporting or protecting brushes or brush holders for cooperation with commutators
    • H02K5/148—Slidably supported brushes

Definitions

  • Brush holder for electric motor, electric motor and actuator.
  • the present invention relates to an electric motor brush holder, an electric motor provided with this brush holder and an actuator provided with this motor. More specifically, the invention relates to a brush holder for an electric motor, of the type described in FR-A-2715519, comprising supply brushes and means for electrically connecting these brushes to supply means, each brush comprising: a first end intended to be in contact with a collector, located in a first zone; a second end to which the connection means are connected, located in a second zone.
  • This type of brush holder can be used in a motor for gearbox actuator. In a robotic gearbox, the actuators are used to change gears automatically. At each gear change, the actuator is requested. The life of the actuator is limited by the wear of the brushes.
  • the invention aims to remedy these drawbacks by providing a brush holder for an electric motor which is less sensitive to particles created by the wear of the brushes than the brush holders of the prior art.
  • the invention relates to a brush holder of an electric motor of the aforementioned type, characterized in that the two zones are separated by separation means that are impervious to particles detaching from the brushes.
  • the particles detaching from the brushes due to wear remain confined in the first zone and cannot spread towards the second zone which contains elements sensitive to the particles of the brushes. Consequently, the proper functioning of the engine is not disturbed by these particles and its service life is thus increased.
  • An electric motor brush holder may also include one or more of the following characteristics: - the separation means comprise means for guiding the particles along preferential paths; the brushes are carried by a support and the separation means are provided on a cover cover of the support; the support comprises means for guiding the brushes, the brushes are distributed regularly in a circle, and the cover comprises a wall forming a funnel, of contour interrupted by housings through which extend the means for guiding the brushes; the means for guiding the particles include reliefs formed on the surface of the wall forming a funnel delimiting the first zone; the funnel wall has a general shape of a truncated cone of revolution; the reliefs are ribs parallel to a generatrix of the cone; the cover comprises an annular face provided with a radially external edge extended towards the support by a skirt and a radially internal edge extended towards the support by the wall forming a funnel;
  • the invention also relates to an electric motor comprising a brush holder as defined above.
  • the invention also relates to a direct current motor comprising a brush holder as defined above.
  • the invention also relates to an actuator for a gearbox, for example robotized, which comprises an electric motor as defined above.
  • the invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and made with reference to the drawings in which: - Figure 1 is a sectional diagram of an actuator provided with a electric motor provided with a brush holder according to the invention;
  • Figure 2 is a diagram of a brush holder according to the invention;
  • - Figure 3 is a diagram of a brush holder provided with a cover according to the invention.
  • FIG. 1 An actuator for a gearbox designated by the general reference 10, provided with an electric motor 12 is shown in FIG. 1.
  • the actuator 10 comprises a housing 14 inside which is housed the electric motor 12.
  • the housing 14 comprises a bell-shaped body 16 provided with a blind end and an open end closed by a cover forming a brush holder 18.
  • the brush holder 18 therefore has an external face and an internal face on which the brushes are arranged 20.
  • the electric motor 12, housed inside the housing 14, is for example a direct current motor.
  • This motor conventionally comprises: a stator 22 provided with means for producing magnetic fields; a rotor 24 provided with windings, carried by a shaft 26 of axis substantially orthogonal to the brush holder 18, and of a collector 28 carried by the shaft 26; a brush holder 18 of general shape of revolution.
  • the shaft 26 passes through the brush holder 18 in its center and therefore has two ends respectively internal and external to the housing 14.
  • the shaft 26 of the rotor is guided in rotation by means in particular of a bearing 30, carried by the end blind end of the housing 14, surrounding the internal end of the shaft 26.
  • the external end of the shaft 26 forms a coupling end with a control member of the gearbox.
  • the brush holder 18 shown in more detail in Figure 2, comprises a support 32 on which are arranged radially four supply brushes 20 distributed regularly in a circle.
  • These brushes 20 are of the conventional type, generally made of graphite, and have a parallelepiped shape. Their radially inner end is in contact with the manifold 28 and their radially outer end is in contact with return springs 34 and electrical connection means 36 which will be described later.
  • the brushes 20 are movable along a radially oriented slide connection. This slide link is embodied by means 38 for guiding the brushes which are called brush guides.
  • These brush guides 38 each have a form of tube open at the ends and are oriented radially.
  • the return springs 34 exert on the brushes 20 a radial force oriented towards the axis of the rotor 24 and make it possible to ensure permanent contact of the brushes 20 on the collector 28.
  • the electrical connection means 36 preferably comprise electrical braids 40 stripped and possibly electronic components (for example capacitors) participating in the interference suppression (not shown). These electrical connection means 36 are connected to supply means 42 comprising in particular a connection pin 43 disposed on the support 32 of the brush holder 18, outside the housing 14 of the actuator 10. A cover 44 covering the brush holder 18 is shown in detail in FIG. 3.
  • This cover 44 of generally annular shape, comprises an annular face 46 provided with a radially external edge extended towards the support by a skirt 48, and with a radially edge internal extended towards the support by a wall forming a funnel 50 of circular contour interrupted by extensions 52 covering the brush guides 38.
  • the contour 50 is therefore interrupted by housings through which the brush guides 38 extend.
  • the wall forming funnel 50 has the shape of a truncated cone of revolution, of circular base, and whose axis substantially coincides with the axis of rotation of the rotor 24 of the motor.
  • the wall forming the funnel 50 has a generally convergent shape towards the support 32 of the brush holder 18, that is to say towards the outside of the housing 14 of the actuator 10.
  • the cover 44 forms means impervious to particles detaching from the brushes, and separates the brush holder 18 into two zones.
  • the ends of the brushes 20 in contact with the collector 28 extend in the first zone while the return springs 34, the electronic components and the radially external ends of the brushes are in the second zone.
  • the extensions 52 of the funnel wall 50 are in contact with the brush guides 38 so that the particles detaching from the brushes 20 cannot pass between the brush guides 38 and the funnel wall 50.
  • the elements located in the second zone are therefore protected from particles detaching from the brushes, these particles flowing only in the first zone.
  • the cover 44 includes ribs 54 which extend in the first zone, substantially parallel to a generator of the cone and which serve as means for guiding the particles detaching from the ends of the brushes 20 in contact with the collector 28.
  • ribs 54 form protruding reliefs integral with the wall forming a funnel 50, and optionally the annular face 46, between the extensions 52 covering the brush guides 38.
  • the cover 44 preferably comprises at least one rib 54, for example two ribs 54, between two consecutive brooms.
  • the invention is not limited to the embodiment described above. In particular, it is possible to remove the extensions 52, and the reliefs 54 may be protruding or hollow.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

L'invention concerne un porte-balais (18) de moteur électrique (12) comportant des balais (20) d'alimentation et des moyens (36) de raccordement électrique de ces balais (20) à des moyens d'alimentation (42), chaque balai (20) comportant une première extrémité destinée à être en contact avec un collecteur (28), située dans une première zone et une seconde extrémité à laquelle sont connectés les moyens (36) de raccordement, située dans une seconde zone. Les deux zones sont séparées par des moyens (44) de séparation étanches aux particules se détachant des balais (20).

Description

Porte-balais de moteur électrique, moteur électrique et actionneur.
La présente invention concerne un porte-balais de moteur électrique, un moteur électrique muni de ce porte-balais et un actionneur muni de ce moteur. Plus précisément l'invention concerne un porte-balais de moteur électrique, du type décrit dans FR-A-2715519, comportant des balais d'alimentation et des moyens de raccordement électrique de ces balais à des moyens d'alimentation, chaque balai comportant : une première extrémité destinée à être en contact avec un collecteur, située dans une première zone ; une seconde extrémité à laquelle sont connectés les moyens de raccordement, située dans une seconde zone. Ce type de porte-balais peut-être utilisé dans un moteur pour actionneur de boite de vitesses. Dans une boîte de vitesses robotisée, les actionneurs servent à changer de rapport automatiquement. A chaque changement de rapport, l'actionneur est sollicité. La durée de vie de l'actionneur est limitée par l'usure des balais. Or, cette usure a deux origines : une usure mécanique due au frottement des balais sur le collecteur, et une usure électrique qui est d'autant plus forte que le courant passant dans les balais est plus important. A chaque démarrage de l'actionneur, ia tension présente dans les balais augmente fortement. Un actionneur sollicité à intervalles réguliers s'use donc plus rapidement qu'un actionneur utilisé en régime permanent. Les balais sont habituellement en graphite, et leur usure forme donc des particules de graphite. Ces particules conductrices arrachées aux balais durant la commutation sont alors projetées sur les parois des pièces internes du moteur et réalisent un dépôt conducteur. Le moteur étant généralement logé dans un boîtier clos sans possibilité d'expulsion des particules, le dépôt constitue des circuits électriques parasites susceptibles de perturber le bon fonctionnement du moteur. De plus, les actionneurs électriques sont munis de bobinages générateurs de chaleur par effet joule. Cette chaleur est susceptible de perturber le fonctionnement des balais et des éventuels composants électroniques raccordés aux balais. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients en fournissant un porte- balais de moteur électrique qui est moins sensible aux particules créées par l'usure des balais que les porte-balais de l'état de la technique. A cet effet l'invention a pour objet un porte-balais de moteur électrique du type précité caractérisé en ce que les deux zones sont séparées par des moyens de séparation étanches aux particules se détachant des balais. Dans le porte-balais de l'invention, les particules se détachant des balais à cause de l'usure restent confinées dans la première zone et ne peuvent pas se répandre vers la seconde zone qui contient des éléments sensibles aux particules des balais. Par conséquent le bon fonctionnement du moteur n'est pas perturbé par ces particules et sa durée de vie est ainsi accrue. Les moyens étanches séparant les deux zones peuvent également présenter des propriétés d'isolants thermiques. Les rayonnements de chaleur créés par les bobinages sont donc minimisés. Un porte-balais de moteur électrique selon l'invention peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - les moyens de séparation comportent des moyens de guidage des particules selon des trajets préférentiels ; les balais sont portés par un support et les moyens de séparation sont ménagés sur un capot de recouvrement du support ; le support comporte des moyens de guidage des balais, les balais sont répartis régulièrement en cercle, et le capot comprend une paroi formant entonnoir, de contour interrompu par des logements à travers lesquels s'étendent les moyens de guidage des balais ; les moyens de guidage des particules comportent des reliefs ménagés sur la surface de la paroi formant entonnoir délimitant la première zone ; la paroi formant entonnoir a une forme générale de tronc de cône de révolution ; les reliefs sont des nervures parallèles à une génératrice du cône ; le capot comprend une face annulaire munie d'un bord radialement externe prolongé vers le support par une jupe et d'un bord radialement interne prolongé vers le support par la paroi formant entonnoir ; - le capot comprend des prolongements recouvrant les moyens de guidage des balais ; et des ressorts de rappel des balais en contact avec le collecteur et des composant électroniques participant à l'antiparasitage sont situés dans la seconde zone. L'invention a également pour objet un moteur électrique comportant un porte-balais tel que défini ci-dessus. L'invention a également pour objet un moteur à courant continu comportant un porte-balais tel que défini ci-dessus. L'invention a également pour objet un actionneur pour boite de vitesses, par exemple robotisée, qui comprend un moteur électrique tel que défini ci-dessus. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins dans lesquels : - La figure 1 est un schéma en coupe d'un actionneur muni d'un moteur électrique muni d'un porte-balais selon l'invention ; La figure 2 est un schéma d'un porte-balais selon l'invention ; - La figure 3 est un schéma d'un porte-balais muni d'un capot selon l'invention. Un actionneur pour boite de vitesses désigné par la référence générale 10, muni d'un moteur électrique 12 est représenté sur la figure 1. L'actionneur 10 comprend un boîtier 14 à l'intérieur duquel est logé le moteur électrique 12. Le boîtier 14 comporte un corps en forme de cloche 16 muni d'une extrémité borgne et d'une extrémité ouverte obturée par un couvercle formant porte-balais 18. Le porte- balais 18 présente donc une face externe et une face interne sur laquelle sont disposés des balais 20. Le moteur électrique 12, logé à l'intérieur du boîtier 14, est par exemple un moteur à courant continu. Ce moteur comporte classiquement : un stator 22 muni de moyens de production de champs magnétiques ; un rotor 24 muni de bobinages, portés par un arbre 26 d'axe sensiblement orthogonal au porte-balais 18, et d'un collecteur 28 porté par l'arbre 26 ; un porte-balais 18 de forme générale de révolution. L'arbre 26 traverse le porte-balais 18 en son centre et comporte donc deux extrémités respectivement interne et externe au boîtier 14. L'arbre 26 du rotor est guidé en rotation au moyen notamment d'un roulement 30, porté par l'extrémité borgne du boîtier 14, entourant l'extrémité interne de l'arbre 26. L'extrémité externe de l'arbre 26 forme une extrémité de couplage avec un organe de commande de la boite de vitesses. Le porte-balais 18, représenté plus en détail sur la figure 2, comporte un support 32 sur lequel sont disposés radialement quatre balais d'alimentation 20 répartis régulièrement en cercle. Ces balais 20 sont de type classique, en général en graphite, et présentent une forme parallélépipédique. Leur extrémité radialement interne est en contact avec le collecteur 28 et leur extrémité radialement externe est en contact avec des ressorts 34 de rappel et des moyens de raccordement électrique 36 qui seront décrits ultérieurement. Les balais 20 sont mobiles selon une liaison glissière orientée radialement. Cette liaison glissière est matérialisée par des moyens de guidage 38 des balais que l'on nomme guide-balais. Ces guide-balais 38 ont chacun une forme de tube ouvert aux extrémités et sont orientés radialement. Les ressorts 34 de rappel exercent sur les balais 20 une force radiale orientée vers l'axe du rotor 24 et permettent d'assurer un contact permanent des balais 20 sur le collecteur 28. Les moyens de raccordement électrique 36 comportent de préférence des tresses électriques 40 dénudées et éventuellement des composants électroniques (par exemple des condensateurs) participant à l'antiparasitage (non représentés). Ces moyens de raccordement électriques 36 sont reliés à des moyens d'alimentation 42 comprenant notamment une broche de connexion 43 disposée sur le support 32 du porte-balais 18, à l'extérieur du boîtier 14 de l'actionneur 10. Un capot 44 recouvrant le porte-balais 18 est représenté en détail sur la figure 3. Ce capot 44, de forme générale annulaire, comprend une face annulaire 46 munie d'un bord radialement externe prolongé vers le support par une jupe 48, et d'un bord radialement interne prolongé vers le support par une paroi formant entonnoir 50 de contour circulaire interrompu par des prolongements 52 recouvrant les guide-balais 38. Le contour 50 est donc interrompu par des logements à travers lesquels s'étendent les guide-balais 38. La paroi formant entonnoir 50 a une forme de cône de révolution tronqué, de base circulaire, et dont l'axe coïncide sensiblement avec l'axe de rotation du rotor 24 du moteur. La paroi formant entonnoir 50 a une forme globalement convergente vers le support 32 du porte-balais 18, c'est à dire vers l'extérieur du boîtier 14 de l'actionneur 10. Le capot 44 forme des moyens étanches aux particules se détachant des balais, et sépare en deux zones le porte-balais 18. Les extrémités des balais 20 en contact avec le collecteur 28 s'étendent dans la première zone alors que les ressorts 34 de rappel, les composants électroniques et les extrémités radialement externes des balais sont dans la seconde zone. Les prolongements 52 de la paroi formant entonnoir 50 sont en contact avec les guide-balais 38 de telle sorte que les particules se détachant des balais 20 ne peuvent pas passer entre les guide-balais 38 et la paroi formant entonnoir 50. Les éléments situés dans la seconde zone sont donc protégés des particules se détachant des balais, ces particules ne s'écoulant que dans la première zone. Le capot 44 comporte des nervures 54 qui s'étendent dans la première zone, sensiblement parallèlement à une génératrice du cône et qui servent de moyens de guidage des particules se détachant des extrémités des balais 20 en contact avec le collecteur 28. Ces nervures 54 forment des reliefs saillants venus de matière avec la paroi formant entonnoir 50, et éventuellement la face annulaire 46, entre les prolongements 52 recouvrant les guide-balais 38. Le capot 44 comporte de préférence au moins une nervure 54, par exemple deux nervures 54, entre deux balais consécutifs. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit ci-dessus. En particulier, il est possible de supprimer les prolongements 52, et les reliefs 54 peuvent être saillants ou creux.

Claims

REVENDICATIONS
1. Porte-balais (18) de moteur électrique (12) comportant des balais d'alimentation (20) et des moyens (36) de raccordement électrique de ces balais (20) à des moyens (42) d'alimentation, chaque balai (20) comportant : une première extrémité destinée à être en contact avec un collecteur (28), située dans une première zone ; une seconde extrémité à laquelle sont connectés les moyens (36) de raccordement, située dans une seconde zone ; caractérisé en ce que les deux zones sont séparées par des moyens (44) de séparation étanches aux particules se détachant des balais (20).
2. Porte-balais (18) de moteur électrique (12) selon la revendication 1, dans lequel les moyens (44) de séparation comportent des moyens (54) de guidage des particules selon des trajets préférentiels.
3. Porte-balais (18) de moteur électrique (12) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les balais (20) sont portés par un support (32) et les moyens (44) de séparation sont ménagés sur un capot de recouvrement du support (32).
4. Porte-balais (18) de moteur électrique (12) selon la revendication 3, dans lequel : - le support (32) comporte des moyens (38) de guidage des balais (20) ; - les balais (20) sont répartis régulièrement en cercle ; - le capot (44) comprend une paroi formant entonnoir (50), de contour interrompu par des logements à travers lesquels s'étendent les moyens (38) de guidage des balais (20).
5. Porte-balais (18) de moteur électrique (12) selon la revendication 4, dans lequel les moyens (54) de guidage des particules comportent des reliefs ménagés sur la surface de la paroi formant entonnoir (50) délimitant la première zone.
6. Porte-balais (18) de moteur électrique (12) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel la paroi formant entonnoir (50) a une forme générale de tronc de cône de révolution.
7. Porte-balais (18) de moteur électrique (12) selon les revendications 5 et 6, dans lequel les reliefs sont des nervures parallèles à une génératrice du cône.
8. Porte-balais (18) de moteur électrique (12) selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, dans lequel le capot (44) comprend une face annulaire (46) munie d'un bord radialement externe prolongé vers le support par une jupe (48) et d'un bord radialement interne prolongé vers le support (32) par la paroi formant entonnoir (50).
9. Porte-balais (18) de moteur électrique (12) selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, dans lequel le capot (44) comprend des prolongements (52) recouvrant les moyens (38) de guidage des balais (20).
10. Porte-balais (18) de moteur électrique (12) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel des ressorts de rappel (34) des balais (20) en contact avec le collecteur (28) et des composants électroniques participant à l'antiparasitage sont situés dans la seconde zone.
11. Moteur électrique (12) caractérisé en ce qu'il comporte un porte-balais (18) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
12. Moteur électrique (12) selon la revendication 11 caractérisé en ce qu'il est à courant continu.
13. Actionneur pour boite de vitesses, par exemple robotisée, caractérisé en ce qu'il comprend un moteur électrique (12) selon la revendication 11 ou 12.
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