EP2197076A1 - Brushes device for a starter of a motor vehicle - Google Patents
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- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
- H01R39/02—Details for dynamo electric machines
- H01R39/38—Brush holders
- H01R39/383—Brush holders characterised by the electrical connection to the brush holder
Definitions
- the invention relates in particular to a brush device for a rotating electrical machine, in particular a motor vehicle starter or alternator.
- the patent KR 430 503 also describes a brush device for a rotating electrical machine.
- the invention aims in particular to provide a new brush device.
- the invention can reduce the size of the machine because the connector can be placed in a space of the machine that is usually unused.
- the invention may allow a rigid attachment of the connector on the brush cages, for example metal.
- the invention allows a better temperature resistance insofar as the connector or bridge-brush can not be maintained by plastic parts that could melt in case of heating.
- the brush holder assembly extends substantially along a circumference, and the two brushes are spaced from each other along said circumference by a non-zero angle.
- the device comprises a group of positive brushes and a group of negative brushes, the positive and negative brushes being alternately arranged, and the connector is arranged to electrically connect them to each other.
- Each group of brushes comprises for example at least two brushes, including at least three brushes.
- the brush holder assembly advantageously comprises a support on which the brush cages are fixed, and the electrical connector may extend at least over a portion of its length on the top of the cages, opposite the support.
- At least one cage comprises at least one tab for fixing the electrical connector.
- the tongue is formed by cutting the cage.
- the electrical connector comprises a band having a substantially annular shape, interrupted or closed.
- the connector strip has corrugations along a circumference of this strip so that this band passes over at least one of the brush cages without the to touch.
- the band may be substantially flat.
- this band may for example be provided with a tab to come into contact with at least one of the cages.
- the connector is made of an electrically conductive material, for example copper or, alternatively, aluminum.
- the connector is made in one piece.
- At least one cage is mounted on the support by snapping or crimping.
- each cage receives a spring on which the broom placed in this cage is applied.
- the invention also relates to a rotating electrical machine, including starter or alternator of a motor vehicle, comprising a brush device as defined above.
- This starter 1 comprises, firstly, a rotor 2, also called armature, rotatable about an axis X, and secondly, a stator 3, also called inductor, around the rotor 2.
- This stator 3 comprises a yoke on which are fixed one or more pole pieces 4 for the introduction of an inductor coil 5.
- the rotor 2 comprises a rotor body 7, and an armature winding 8 wound in notches of the rotor body 7.
- This armature winding 8 forms, on either side of the rotor body 7, a front bun 9 and a rear bun 10.
- the rotor 2 is provided at the rear with a collector 12 comprising a plurality of contact pieces electrically connected to the conductive elements formed in the example in question by wires of the armature winding 8.
- a group of brushes 13 of a brush device 50 is provided for the power supply of the armature winding 8, at least one of the brushes 13 being connected to the ground of the starter 1 and another at least one of the brushes 13 being connected to a contactor 17.
- the brushes 13 rub on the collector 12 when the rotor 2 is rotating.
- the brushes 13 are made for example based on carbon.
- the brush device 50 will be described in more detail below.
- the starter 1 further comprises a launcher 19 slidably mounted on a drive shaft 18 and drivable in rotation about the X axis by the rotor 2.
- a gear reduction unit 20 may be interposed between the rotor 2 and the drive shaft 18, in a manner known per se.
- the launcher 19 comprises a driving element formed by a pinion 21 and intended to engage on a drive member 33 of the combustion engine.
- This drive member is for example a ring gear.
- the launcher 19 further comprises a freewheel 22 and a pulley washer 23 defining between them a groove 24 for receiving the end 25 of a fork 27.
- This fork 27 is made for example by molding a plastic material.
- the fork 27 is actuated by the switch 17 to move the launcher 19 relative to the drive shaft 18, along the X axis, between a first position in which the launcher 19 drives the combustion engine via the pinion 21, and a second position in which the launcher 19 is disengaged from the ring gear 33.
- the contactor 17 comprises a terminal 29 connected via an electrical connection element, in particular a wire 30, to a power supply of the vehicle such as a battery 26.
- the device 50 comprises a brush holder assembly 54 for the introduction of brushes 13.
- This brush holder assembly 54 comprises a support 51 provided with an electrically conductive plate 52, for example made of steel, and having an annular shape perpendicular to the axis X.
- This conductive plate 52 is connected to a central tubular portion 53 of axis X.
- this tubular portion 53 may be placed a pad or socket to maintain the rear of the armature, and possibly to serve as a rear axial stop for this armature.
- An electrically insulating plate 55 for example epoxy, is fixed on the conductive plate 52, for example by crimping shapes in the rear bearing 52.
- This plate 55 comprises an alternation of enlarged zones 56 and narrow zones 57.
- each enlarged zone 56 of the plate 55 is disposed a cage 60 or 61 for a brush 13, not shown on the figure 2 .
- the brushes 13 extend in a radial direction of the device 50.
- Cages 60 and 61 are of two types.
- Three of the cages 60 are arranged to receive each a broom 13 positive, and another three cages 61 are arranged to receive each of the brushes 13 negative.
- Cages 60 and cages 61 are arranged on plate 55 alternately.
- the cages 60 and 61 are made of electrically conductive material, for example steel, and are fixed on the plate 55 by means of riveting lugs 64, as can be seen in particular on the figure 3 .
- the cages may, if desired, be made of non-electrically conductive material.
- the negative brushes 13 in the cages 61 are electrically connected to the conductive plate 52, for example by welding.
- the positive brushes 13 are electrically connected to each other by means of an electrical connector 70.
- This electrical connector 70 extends on top of the cages 61, opposite the support 51.
- the cages 60 each comprise a fastening tongue 71 of the electrical connector 70.
- the tongue 71 is formed by a cutout of the cage 60.
- the electrical connector 70 comprises a strip 73 having a substantially annular shape.
- This band 73 of the connector 70 has corrugations along a circumference of this band 73 so that this band 73 passes over the cages 61 of brushes 13 negative without touching them.
- the connector 70 is made in one piece in an electrically conductive material, for example copper or, alternatively, aluminum.
- the establishment of the connector 70 on the three stands 60 can be obtained by placing this connector 70 on the top of these cages 60, then by folding on the connector 70 the tabs 71 initially straight (see figure 3 ).
- the strip 73 of the connector 70 is interrupted and comprises at each of its circumferential ends an edge 75 folded towards the support 51.
- the band 73 may be continuous over its entire circumference.
- the electric current arrives through one of the folded edges 75, this edge 75 being for example welded to a braid or a power supply nail.
- the connector 70 is then electrically powered.
- the positive brushes are electrically connected to the connector 70, for example via electrical connection elements such as shunts , which allows the power supply of the brushes.
Abstract
Description
L'invention concerne notamment un dispositif à balais pour une machine électrique tournante, notamment un démarreur ou un alternateur de véhicule automobile.The invention relates in particular to a brush device for a rotating electrical machine, in particular a motor vehicle starter or alternator.
On connaît par le brevet
Le brevet
L'invention vise notamment à proposer un nouveau dispositif à balais.The invention aims in particular to provide a new brush device.
L'invention a ainsi pour objet un dispositif à balais pour une machine électrique tournante, notamment un démarreur de véhicule automobile, ce dispositif comportant :
- au moins six balais agencés pour venir frotter sur un collecteur de la machine électrique tournante lors du fonctionnement de celle-ci,
- un ensemble porte-balais comprenant au moins six cages agencées chacune pour recevoir l'un desdits balais,
- un connecteur électrique agencé pour relier électriquement au moins trois des balais, ce connecteur étant porté au moins partiellement par l'une au moins des cages.
- at least six brushes arranged to rub on a commutator of the rotating electrical machine during operation thereof,
- a brush holder assembly comprising at least six cages each arranged to receive one of said brushes,
- an electrical connector arranged to electrically connect at least three of the brushes, this connector being carried at least partially by at least one of the cages.
L'invention peut permettre de réduire l'encombrement de la machine car le connecteur peut être placé dans un espace de la machine qui est habituellement inutilisé.The invention can reduce the size of the machine because the connector can be placed in a space of the machine that is usually unused.
De plus l'invention peut permettre une fixation rigide du connecteur sur les cages de balais, par exemple en métal.In addition the invention may allow a rigid attachment of the connector on the brush cages, for example metal.
Par ailleurs l'invention permet une meilleure tenue en température dans la mesure où le connecteur ou pont inter- balais peut ne pas être maintenu par des pièces en plastique qui pourraient fondre en cas d'échauffement.Furthermore, the invention allows a better temperature resistance insofar as the connector or bridge-brush can not be maintained by plastic parts that could melt in case of heating.
De préférence, l'ensemble porte-balais s'étend sensiblement suivant une circonférence, et les deux balais sont espacés l'un de l'autre suivant ladite circonférence d'un angle non nul.Preferably, the brush holder assembly extends substantially along a circumference, and the two brushes are spaced from each other along said circumference by a non-zero angle.
Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le dispositif comporte un groupe de balais positifs et un groupe de balais négatifs, les balais positifs et négatifs étant disposés de manière alternée, et le connecteur est agencé pour relier électriquement entre eux tous les balais de l'un des groupes de balais, notamment tous les balais positifs.In an exemplary implementation of the invention, the device comprises a group of positive brushes and a group of negative brushes, the positive and negative brushes being alternately arranged, and the connector is arranged to electrically connect them to each other. brooms from one of the broom groups, including all positive brooms.
Chaque groupe de balais comprend par exemple au moins deux balais, notamment au moins trois balais.Each group of brushes comprises for example at least two brushes, including at least three brushes.
L'ensemble porte-balais comprend avantageusement un support sur lequel sont fixées les cages de balais, et le connecteur électrique peut s'étendre au moins sur une portion de sa longueur sur le dessus des cages, à l'opposé du support.The brush holder assembly advantageously comprises a support on which the brush cages are fixed, and the electrical connector may extend at least over a portion of its length on the top of the cages, opposite the support.
Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, l'une au moins des cages comprend au moins une languette de fixation du connecteur électrique.In an exemplary implementation of the invention, at least one cage comprises at least one tab for fixing the electrical connector.
Par exemple la languette est formée par une découpe de la cage.For example, the tongue is formed by cutting the cage.
Si on le souhaite, le connecteur électrique comporte une bande présentant une forme sensiblement annulaire, interrompue ou fermée.If desired, the electrical connector comprises a band having a substantially annular shape, interrupted or closed.
Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, la bande du connecteur présente des ondulations le long d'une circonférence de cette bande de manière à ce que cette bande passe au dessus de l'une au moins des cages de balais sans la toucher.In an exemplary implementation of the invention, the connector strip has corrugations along a circumference of this strip so that this band passes over at least one of the brush cages without the to touch.
En variante, la bande peut être sensiblement plate. Dans ce cas, cette bande peut par exemple être pourvue d'une patte pour venir en contact avec l'une au moins des cages.Alternatively, the band may be substantially flat. In this case, this band may for example be provided with a tab to come into contact with at least one of the cages.
Le connecteur est réalisé dans un matériau électriquement conducteur par exemple en cuivre ou, en variante, en aluminium.The connector is made of an electrically conductive material, for example copper or, alternatively, aluminum.
Le cas échéant, le connecteur est réalisé d'un seul tenant.If necessary, the connector is made in one piece.
Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, l'une au moins des cages est montée sur le support par encliquetage ou par sertissage.In an exemplary implementation of the invention, at least one cage is mounted on the support by snapping or crimping.
Avantageusement chaque cage reçoit un ressort sur lequel s'applique le balai placé dans cette cage.Advantageously each cage receives a spring on which the broom placed in this cage is applied.
L'invention a également pour objet une machine électrique tournante, notamment démarreur ou alternateur de véhicule automobile, comportant un dispositif à balais tel que défini ci-dessus.The invention also relates to a rotating electrical machine, including starter or alternator of a motor vehicle, comprising a brush device as defined above.
L'invention a encore pour objet un procédé pour fabriquer un dispositif à balais tel défini ci-dessus, comportant les étapes suivantes :
- monter les cages de balais sur le support, puis
- fixer le connecteur électrique sur au moins l'une de ces cages.
- mount the brush cages on the bracket, then
- attach the electrical connector to at least one of these cages.
L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'un exemple de mise en oeuvre non limitatif de l'invention, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel :
- la
figure 1 représente, schématiquement et partiellement, un démarreur conforme à un exemple de mise en oeuvre de l'invention, - la
figure 2 représente schématiquement et partiellement, en perspective, un ensemble porte-balais du démarreur de lafigure 1 , et - la
figure 3 illustre, schématiquement et partiellement, en perspective, une cage de l'ensemble porte-balais de lafigure 2 .
- the
figure 1 represents, schematically and partially, a starter according to an exemplary implementation of the invention, - the
figure 2 schematically and partially, in perspective, a brush holder assembly of the starter of thefigure 1 , and - the
figure 3 illustrates, schematically and partially, in perspective, a cage of the brush holder assembly of thefigure 2 .
On a représenté sur la
Ce démarreur 1 comprend, d'une part, un rotor 2, encore appelé induit, pouvant tourner autour d'un axe X, et d'autre part, un stator 3, encore appelé inducteur, autour du rotor 2.This
Ce stator 3 comporte une culasse sur laquelle sont fixées une ou plusieurs pièces polaires 4 pour la mise en place d'un bobinage inducteur 5.This
Le rotor 2 comporte un corps de rotor 7, et un bobinage d'induit 8 enroulé dans des encoches du corps de rotor 7.The
Ce bobinage d'induit 8 forme, de part et d'autre du corps de rotor 7, un chignon avant 9 et un chignon arrière 10.This armature winding 8 forms, on either side of the
Le rotor 2 est pourvu, à l'arrière, d'un collecteur 12 comprenant une pluralité de pièces de contact connectées électriquement aux éléments conducteurs, formés dans l'exemple considéré par des fils du bobinage d'induit 8.The
Un groupe de balais 13 d'un dispositif à balais 50, représenté très schématiquement sur la
Les balais 13 viennent frotter sur le collecteur 12 lorsque le rotor 2 est en rotation.The
Les balais 13 sont réalisés par exemple à base de carbone.The
Le dispositif à balais 50 sera décrit plus en détail ci-dessous.The
Le démarreur 1 comporte en outre un lanceur 19 monté de manière coulissante sur un arbre d'entraînement 18 et pouvant être entraîné en rotation autour de l'axe X par le rotor 2.The
Un ensemble réducteur de vitesses 20 peut être interposé entre le rotor 2 et l'arbre d'entraînement 18, de manière connue en soi.A
Le lanceur 19 comporte un élément d'entraînement formé par un pignon 21 et destiné à s'engager sur un organe d'entraînement 33 du moteur à combustion. Cet organe d'entraînement est par exemple une couronne dentée.The
Le lanceur 19 comprend en outre une roue libre 22 et une rondelle poulie 23 définissant entre elles une gorge 24 pour recevoir l'extrémité 25 d'une fourchette 27.The
Cette fourchette 27 est réalisée par exemple par moulage d'une matière plastique.This
La fourchette 27 est actionnée par le contacteur 17 pour déplacer le lanceur 19 par rapport à l'arbre d'entraînement 18, suivant l'axe X, entre une première position dans laquelle le lanceur 19 entraîne le moteur à combustion par l'intermédiaire du pignon 21, et une deuxième position dans laquelle le lanceur 19 est désengagé de la couronne dentée 33.The
Le contacteur 17 comprend une borne 29 reliée via un élément de liaison électrique, notamment un fil 30, à une alimentation électrique du véhicule telle qu'une batterie 26.The
On va maintenant décrire plus en détails, en référence aux
Comme on peut le voir sur la
Cet ensemble porte-balais 54 comprend un support 51 pourvu d'une plaque électriquement conductrice 52, par exemple réalisé en acier, et présentant une forme annulaire perpendiculaire à l'axe X.This
Cette plaque conductrice 52 se raccorde à une portion tubulaire centrale 53 d'axe X.This
A l'intérieur de cette portion tubulaire 53, peut être placé un coussinet ou une douille pour maintenir l'arrière de l'induit, et éventuellement pour servir de butée axiale arrière pour cet induit.Inside this
Une platine électriquement isolante 55, par exemple en époxy, est fixée sur la plaque conductrice 52, par exemple par sertissage de formes dans le palier arrière 52.An electrically insulating
Cette platine 55 comporte une alternance de zones élargies 56 et de zones étroites 57.This
Sur chaque zone élargie 56 de la platine 55 est disposée une cage 60 ou 61 pour un balai 13, non représenté sur la
Les balais 13 s'étendent dans une direction radiale du dispositif 50.The
Les cages 60 et 61, au nombre de six dans l'exemple décrit, sont de deux types.
Trois des cages 60 sont agencées pour recevoir chacune un balai 13 positif, et trois autres des cages 61 sont agencées pour recevoir chacune des balais 13 négatifs.Three of the
Les cages 60 et les cages 61 sont disposées sur la platine 55 de manière alternée.
Les cages 60 et 61 sont réalisées en matériau électriquement conducteur, par exemple en acier, et sont fixées sur la platine 55 à l'aide d'oreilles de rivetage 64, comme on peut le voir notamment sur la
Les cages peuvent, si on le souhaite, être réalisées en matériau non électriquement conducteur.The cages may, if desired, be made of non-electrically conductive material.
Les balais 13 négatifs dans les cages 61 sont reliés électriquement à la plaque conductrice 52, par exemple par soudage.The negative brushes 13 in the
Les balais 13 positifs sont reliés électriquement entre eux à l'aide d'un connecteur électrique 70.The positive brushes 13 are electrically connected to each other by means of an
Ce connecteur électrique 70 s'étend sur le dessus des cages 61, à l'opposé du support 51.This
Les cages 60 comprennent chacune une languette de fixation 71 du connecteur électrique 70.The
Par exemple la languette 71 est formée par une découpe de la cage 60.For example, the
Le connecteur électrique 70 comporte une bande 73 présentant une forme sensiblement annulaire.The
Cette bande 73 du connecteur 70 présente des ondulations le long d'une circonférence de cette bande 73 de manière à ce que cette bande 73 passe au dessus des cages 61 de balais 13 négatifs sans les toucher.This
Le connecteur 70 est réalisé d'un seul tenant dans un matériau électriquement conducteur par exemple du cuivre ou, en variante, de l'aluminium.The
La mise en place du connecteur 70 sur les trois cages 60 peut être obtenue en posant ce connecteur 70 sur le dessus de ces cages 60, puis en rabattant sur ce connecteur 70 les languettes 71 initialement droites (voir
Dans l'exemple considéré, la bande 73 du connecteur 70 est interrompu et comporte à chacune de ses extrémités circonférentielles un bord 75 replié vers le support 51.In the example considered, the
En variante, la bande 73 peut être continue sur toute sa circonférence.Alternatively, the
On va maintenant décrire plus en détail le chemin électrique entre les balais 13.We will now describe in more detail the electric path between the
Le courant électrique arrive par l'un des bords repliés 75, ce bord 75 étant par exemple soudé à une tresse ou un clou d'amenée de courant.The electric current arrives through one of the folded
Le connecteur 70 est alors alimenté électriquement.The
Les balais positifs sont reliés électriquement au connecteur 70, par exemple via des éléments de connexion électrique tels que des 'shunts', ce qui permet l'alimentation électrique des balais.The positive brushes are electrically connected to the
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