FR2650131A1 - Bloc-moteur de commande integrant un moteur a courant continu et un circuit de commande de vitesse - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un bloc-moteur de commande intégrant un moteur à courant continu et un circuit de commande de vitesse. Le bloc-moteur de commande comprend un circuit de commande de vitesse qui commande la vitesse de rotation d'un moteur 5 à courant continu en faisant varier une tension appliquée à l'induit du moteur par un hacheur de courant constitué d'un élément de commutation 9 tel qu'un transistor d'attaque à effet de champ. Une plaquette 40 à circuit imprimé, qui forme le circuit de commande de vitesse, est supporté par un élément de boîtier 34 du moteur en matière conduisant la chaleur, et l'élément de commutation comporte une partie de dissipation de la chaleur en contact étroit avec une saillie 41 formée d'une seule pièce avec l'élément de boîtier. Domaine d'application : blocs-moteurs de commande pour ventilateur de climatiseur de véhicule, etc.
Description
L'invention concerne un groupe moteur de commande intégrant un moteur à
courant continu 'et un circuit de commande de vitesse, et plus particulièrement un moteur de commande qui convient à une utilisation en tant que moteur de ventilateur équipant un climatiseur d'air de véhicule et un moteur électrique de ventilateur destiné à
refroidir un radiateur.
Dans le climatiseur d'air de véhicule, la vitesse de rotation du moteur du ventilateur est commandée de façon à réguler l'écoulement d'air insufflé dans le
compartiment d'un véhicule.
Dans certains des circuits de commande de vitesse de ce type, la vitesse de rotation du moteur à ventilateur est commandée linéairement par un transistor de puissance. La commande linéaire a pour avantage de générer peu de bruit, mais pour inconvénient de générer beaucoup de chaleur dans le transistor de puissance. La demande de brevet japonais N' 235 114, de 1988, décrit une unité 110 d'aspiration dans laquelle un élément 113 de commutation, portant un dissipateur 112 de chaleur, est placé à proximité d'une volute 111 de l'unité 110 d'aspiration afin de rayonner la chaleur, comme illustré sur les figures 29
et 30 des dessins annexés et décrits ci-après.
La demande N 235 114 précitée décrit aussi l'unité 110 d'aspiration dans laquelle la tension est commandée par un hachage effectué par une commande de modulation d'impulsions en largeur (commande MIL) pour commander la génération de chaleur dans le circuit de commande de vitesse, et un transistor de puissance du type MOSFET, ne générant que peu de chaleur, est utilisé pour l'élément de commutation. Dans un moteur tel que celui décrit dans la demande N 235 114 précitée, la quantité de chaleur générée dans le circuit de commande de vitesse est relativement faible et la chaleur rayonne aisément; par conséquent, le circuit de commande de vitesse est placé dans un support de moteur de façon à être intégré au moteur à courant continu, ce qui facilite l'installation du moteur à courant continu. Ce groupe moteur de commande intégrant le moteur à courant continu et le circuit de commande de vitesse est appelé moteur programmé ou moteur intelligent. La commande de vitesse effectuée par le hachage a pour inconvénient qu'un bruit radiofréquence peut être aisément généré par le circuit de commande de vitesse. Dans un moteur chargé dans le véhicule, la source d'alimentation est une batterie et la tension est donc basse. En outre, dans le cas d'un gros moteur, un courant élevé, dépassant A, doit être commuté. Lors de cette commutation, une inductance flottante et une capacité flottante du circuit de commande de vitesse produisent une oscillation de tension et de courant de fréquence très supérieure à la
fréquence de commutation, générant le bruit radiofréquence.
Le bruit radiofréquence peut être conduit à d'autres appareillages électroniques connectés à la même batterie que la radio par la ligne d'alimentation, produisant une influence néfaste telle qu'un mauvais fonctionnement d'un microcalculateur. En outre, le bruit rayonne directement sous la forme d'une onde électromagnétique, exerçant une influence nuisible sur des appareillages électroniques prévus au voisinage de la radio. En outre, le bruit pénètre part l'antenne d'un récepteur radio placé dans un véhicule, faisant obstacle à la réception des fréquences radio provenant d'une station émettrice. Dans un moteur de commande classique ayant une fonction de commande de
vitesse et utilisant un courant élevé, le bruit radioélec-
trique ci-dessus n'a pas été pris en considération.
L'invention a pour objet un groupe moteur de commande intégrant un moteur à courant continu et un circuit de commande de vitesse, qui réduit le bruit
radioélectrique accompagnant une commutation.
L'invention a également pour objet un groupe moteur de commande intégrant un moteur & courant continu et un circuit de commande de vitesse, qui renforce l'effet de
rayonnement thermique produit par un élément de commuta-
tion. Pour réaliser les objets ci-dessus, il est proposé, selon l'invention, un moteur de commande intégrant le moteur à courant continu et le circuit de commande de vitesse, le circuit de commande de vitesse commandant la vitesse de rotation en faisant varier une fréquence appliquée & un induit par un hacheur, le groupe moteur de commande étant caractérisé en ce qu'une plaquette à circuit imprimé composant le circuit de commande de vitesse est supportée dans le moteur à courant continu par un élément de boîtier inférieur formé en aluminium, et une partie de rayonnement d'un élément de commutation est en contact étroit avec une saillie réalisée d'une seule pièce avec l'élément de boîtier inférieur et est montée dans la saillie. Il est souhaitable que la plaquette à circuit
imprimé comporte des trous métallisés conducteurs con-
duisant à un motif de masse et la plaquette à circuit imprimé est installée dans l'élément de boîtier inférieur à l'aide de moyens métalliques conducteurs de montage formés de vis ou de rivets introduits dans les trous métallisés conducteurs. En outre, il est souhaitable que l'élément de boitier inférieur soit maintenu en conduction électrique avec le motif de masse et soit fixé dans une culasse du moteur à courant continu par un moyen métallique de
fixation formé d'une vis ou d'un rivet.
Dans le groupe moteur de commande intégrant le moteur à courant continu et le circuit de commande de vitesse qui est réalisé comme décrit ci- dessus, l'élément de boîtier inférieur est réalisé en aluminium et est bon conducteur de la chaleur. Par conséquent, l'élément de boîtier inférieur réalisé d'une seule pièce avec la saillie assume la fonction d'un radiateur de chaleur pour l'élément de commutation. De plus, étant donné que l'élément de boîtier inférieur est réalisé en aluminium et est bon conducteur de l'électricité, il assume également la fonction de blindage électromagnétique qui fait obstacle aux bruits électromagnétiques générés dans la plaquette à
circuit imprimé.
Dans le groupe moteur de commande dans lequel la plaquette à circuit imprimé est mise en place au moyen des trous métallisés conducteurs, la mise à la terre de l'élément de boîtier inférieur est facilitée et assurée, et la fonction de blindage électromagnétique de l'élément de
boîtier inférieur est renforcée.
Dans le moteur de commande dans lequel l'élément de boîtier inférieur est fixé dans la culasse du moteur à courant continu par des moyens de fixation métalliques tels que les vis ou le rivet, la fonction de blindage électromagnétique de la culasse du moteur à courant continu est renforcée par la mise à la terre de la culasse. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective du moteur de commande d'une première forme de réalisation de l'invention, sans élément de boîtier supérieur; - la figure 2 est un schéma du circuit du moteur de commande; - la figure 3 est une vue de face avec arrachement partiel du moteur de commande; - la figure 4 est une vue en plan illustrant le moteur de commande sans l'élément de boîtier supérieur; - la figure 5 est une vue en perspective éclatée d'une partie de connexion entre un transistor à effet de champ d'attaque et une borne du moteur de commande; - la figure 6 est une vue de face illustrant une partie de connexion entre une diode de roue libre et une plaque métallique; - la figure 7 est une vue en plan illustrant une partie de connexion entre une diode de roue libre et une plaque de métal; - les figures 8, 9 et 10 sont des coupes suivant les lignes VIII-VIII, IX-IX et X-X de la figure 4, respectivement; - la figure Il est une coupe illustrant un état dans lequel le moteur de l'invention est monté dans un climatiseur d'air; - la figure 12 est un diagramme des temps
montrant des formes d'ondes pour. expliquer le fonctionne-
ment du moteur de la première forme de réalisation; - les figures 13 à 16 sont des diagrammes
caractéristiques de fréquence illustrant le bruit radio-
électrique par comparaison de quatre exemples comparatifs et de la première forme de réalisation; - la figure 17A est une vue de face illustrant une deuxième forme de réalisation de l'invention dans
- laquelle un autre groupe est équipé du moteur de l'inven-
tion; - la figure 17B est une vue de dessous de la deuxième forme de réalisation; -la figure 18 est une vue de face d'une troisième forme de réalisation dans laquelle un radiateur est équipé du moteur de l'invention; - la figure 19 est une coupe verticale illustrant le moteur d'une quatrième forme de réalisation de l'invention; - la figure 20 est une vue en coupe verticale
illustrant une cinquième forme de réalisation de l'inven-
tion; - les figures 21 et 22 sont des vues en coupe transversale illustrant une partie de montage d'un élément de boîtier inférieur dans une culasse de moteur dans des sixième et septième formes de réalisation de l'invention; - la figure 23 est une vue en coupe illustrant une partie de montage d'un élément de commutation dans la plaquette à circuit imprimé d'une huitième forme de réalisation de l'invention; - les figures 24 & 26 sont des vues en coupe transversale illustrant des parties de montage des éléments de boîtier inférieurs et des plaquettes à circuits imprimés dans des neuvième, dixième et onzième formes de réalisation de l'invention, respectivement; - les figures 27 et 28 sont des vues en coupe illustrant des parties de montage de l'élément de boîtier inférieur et de la culasse du moteur dans des douzième et
treizième formes de réalisation de l'invention, respective-
ment; - la figure 29 est une vue en perspective, avec arrachement partiel, d'un dispositif à ventilateur équipé d'un moteur classique; et - la figure 30 est une vue en perspective à échelle agrandie d'une partie du dispositif à ventilateur classique. On décrira à présent une première forme de
réalisation de l'invention en regard des dessins.
La figure 2 est un schéma d'un circuit montrant un groupe moteur de commande intégrant un moteur à courant continu et un circuit de commande de vitesse, appelé moteur programmé ou intelligent. Le moteur intelligent 1 est chargé dans un véhicule et est utilisé pour entraîner un ventilateur d'un climatiseur de véhicule. Le moteur intelligent 1 comporte le circuit de commande de vitesse qui commande sa vitesse de rotation en recevant une tension continue fournie par une batterie 2 chargée dans le véhicule et un signal d'ordre de régime du moteur provenant d'une unité de commande électronique (UCE) prévue à
l'extérieur du moteur intelligent 1.
Un pôle positif de la batterie 2, dont le pôle négatif est à la terre, est connecté à un balai positif 7 du moteur 5 à courant continu par l'intermédiaire d'une borne 46 d'entrée de puissance, d'une bobine d'induction 4 et d'une borne 27 du moteur. Un condensateur électrolytique 6 est connecté entre le côté batterie de la bobine d'induction 4 et une ligne de masse GND 43 pour composer un
circuit à filtre LC 8 d'une partie d'entrée de puissance.
Un balai négatif 12 du moteur 5 à courant continu est connecté à un drain D d'un transistor de puissance d'attaque MOSFET 9 (appelé ci-après transistor à effet de champ d'attaque 9) par l'intermédiaire de la borne 27 du moteur. Une source S du transistor à effet de champ d'attaque 9 est connectée à la ligne de masse GND et est
connectée à un pôle négatif de la batterie 2 par l'inter-
médiaire de la borne 27 du moteur. Le pôle négatif de la batterie 2 est à la terre. Le transistor d'attaque 9 agit à la manière d'un élément de commutation qui fait passer et arrête un courant circulant dans le moteur 5 à courant continu. Une grille G du transistor d'attaque 9 à effet de champ est connectée à un convertisseur 10 de signal de commande du moteur. Dans le convertisseur 10, un signal de grille, dont la largeur des impulsions est modulée, est délivré en sortie au transistor d'attaque 9 à effet de champ en fonction du signal d'ordre de régime du moteur provenant de l'unité de commande électronique 3 prévue à l'extérieur du moteur 1. Sur la figure 2, un aimant de
champ est raccourci.
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Le balai positif 7 et le balai négatif 12 du moteur 5- à courant continu sont connectés par une diode il de roue libre (appelée ci-après diode FW 11). Le balai négatif 12 est connecté à une anode de la diode FW 11. Une cathode de la diode FW 11 est connectée au balai positif 7
par l'intermédiaire de la borne 28 du moteur. Un conden-
sateur électrolytique 13 à haute capacité est monté entre
la cathode de la diode FW 11 et la ligne de masse GND.
Le fonctionnement du circuit de commande de
vitesse du moteur intelligent 1 sera brièvement expliqué.
Lorsque l'unité de commande électronique (UCE) 3 prévue à l'extérieur du moteur 1 envoie le signal d'ordre de régime moteur au convertisseur 10 du signal de commande du moteur, le convertisseur 10 envoie le signal de grille, dont la largeur des impulsions est modulée (MIL), au transistor d'attaque 9 à effet de champ. Le transistor 9 commande la vitesse de rotation du moteur 5 à courant continu en hachant le courant provenant de la batterie 2 et en faisant varier la tension appliquée à l'induit du moteur 5 à courant continu. Lorsque le transistor d'attaque 9 à effet de champ est bloqué, le courant d'induit passe par la diode
FW 11.
Dans une première forme de réalisation, le circuit de commande de vitesse ci-dessus est intégré avec le moteur 5 à courant continu, de sorte que divers bruits accompagnant une commutation de courant intense sont réduits. La figure 3 est une vue de face du moteur intelligent 1 de la première forme de réalisation, le moteur 1 étant représenté avec arrachement partiel. La figure 4 est une vue en plan du moteur 1. La figure 1 est une vue en perspective du moteur 1 dont le corps de boîtier
supérieur est enlevé.
Comme illustré sur la figure 3, le moteur 5 à courant continu est composé d'une culasse tubulaire 21 de moteur, d'un segment 22 à aimant permanent qui est un aimant de champ, d'un induit 23, d'un collecteur 24, d'un arbre 25 de sortie et d'une plaque frontale d'extrémité 26
recouvrant la face supérieure de la culasse 21 du moteur.
La plaque frontale d'extrémité 26 est composée d'une partie 26A de connexion et d'une partie de plaque 26B réalisée en résine. Les bornes 27 et 28 du moteur sont formées d'une plaque métallique et traversent la partie 26A de connexion, celle-ci étant ainsi moulée. Des torons de raccordement des balais logés dans un porte-balais sont connectés aux bornes
27 et 28 du moteur, respectivement.
Un support 32 de moteur, en forme de bride et
réalisé en tôle d'acier, est prévu fixement à une périphé-
rie extérieure de la culasse 21 du moteur. Le support 32 du moteur est un accessoire métallique pour le montage du moteur intelligent 1 dans un climatiseur de véhicule. Comme illustré sur la figure 4, trois trous 33 de montage du moteur sont prévus dans le support 32. Comme illustré sur la figure 3, un élément de boîtier inférieur sensiblement annulaire 34 est monté sur le support 32 du moteur. Un élément de boîtier supérieur 35, sensiblement en forme de parapluie, est fixe sur l'élément de boîtier inférieur 34 par une vis 36 afin de recouvrir une partie supérieure de l'élément de boîtier inférieur 34. L'élément de boitier inférieur 34 et l'élément de boîtier supérieur 35 sont formés en aluminium moulé en coquille ou à la presse. Le circuit de commande de vitesse, commandant la vitesse de rotation du moteur 5 à courant continu, est incorporé dans un espace annulaire fermé par l'élément de boîtier supérieur 35, l'élément de boîtier inférieur 34 et une face périphérique extérieure de la plaque frontale d'extrémité 26. Autrement dit, comme illustré sur la figure 1, une plaquette sensiblement annulaire 40 à circuit imprimé est fixée dans une face supérieure de l'élément de boîtier
inférieur 34 par une vis 37.
Comme illustré sur la figure 1, le transistor d'attaque 9 à effet de champ et la diode FW 11 de roue libre sont soudés et dressés sur la plaquette 40 à circuit imprimé prévue à proximité de la borne 27 du moteur, respectivement. Entre temps, des parties en saillie 41 et 42, s'élevant à la manière d'une paroi, sont réalisées
d'une seule pièce avec l'élément de boîtier inférieur 34.
Des ailettes de rayonnement du transistor d'attaque 9 à effet de champ et de la diode de roue libre 11 sont en contact étroit avec les parties en saillie 41 et 42 par l'intermédiaire d'une plaque d'isolation telle qu'une mince plaque de mica, et sont vissées dans les parties en saillie 41 et 42 à l'aide d'une vis. Deux des transistors de puissance MOSFET sont connectés en parallèle entre eux, car le transistor d'attaque à effet de champ 9 commute un
courant élevé qui dépasse 30A.
Des bornes 46 et 47 d'entrée de puissance sont destinées à être connectées à la batterie 2 par un fil conducteur 43 qui est rendu étanche de façon à être connecté aux bornes d'entrée de puissance 46 et 47 dans
lesquelles il est soudé (voir figure 2).
La figure 5 est une vue en perspective éclatée d'une partie de connexion entre le transistor d'attaque 9 à
effet de champ et les bornes 27 et 28 du moteur.
Les bornes 27 et 28 du moteur sont composées de connecteurs màles en forme de plaque et sont prévues dans la plaque frontale extrême 26 dans un état tel que la partie de connexion des bornes 27 et 28 du moteur fait saillie vers le haut. Le transistor d'attaque 9 à effet de champ est soudé en étant dressé sur la plaque 40 à circuit imprimé. Une ailette 9a de rayonnement, agissant en tant que partie rayonnante du transistor d'attaque 9 à effet de champ, est connectée électriquement en commun sur le drain D. L'ailette 9a de rayonnement et la borne 27 du moteur sont connectées par un connecteur femelle 51 ayant un
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il conducteur de forme en L. Autrement dit, la borne 27 du moteur, qui se comporte en tant que connecteur mâle, est accouplée avec le connecteur femelle 51, de manière que la partie conductrice de forme en L du connecteur femelle 51 soit placée dans l'ailette 9a de rayonnement du transistor d'attaque 9 à effet de champ prévu sur la plaquette 40 à circuit imprimé vissée sur l'élément de boîtier inférieur 34. Le conducteur de forme en L et l'ailette de rayonnement sont en contact étroit l'un avec l'autre et son vissés et fixes dans la saillie 41 de l'élément de boîtier inférieur 34 par une vis 53 par l'intermédiaire de la mince plaque de mica (non illustrée), de manière que le connecteur femelle 51 et le transistor d'attaque 9 à effet de champ soient fixés et que la borne 27 du moteur et le transistor
d'attaque 9 soient connectés électriquement entre eux.
La borne 28 du moteur est formée d'un connec-
teur mâle identique à celui de la borne 27 ci-dessus. La borne 28 du moteur est munie du connecteur femelle 52 fixé sur la plaquette 40 à circuit imprimé et s'en élevant, de manière que la borne 28 du moteur et un motif 54 situé sur la plaquette 40 à circuit imprimé soient connectés
électriquement entre eux.
La figure 6 est une vue de face illustrant une partie de connexion entre la diode de roue libre FW 11 et la plaque métallique 45. La figure 7 est une vue en plan illustrant la partie de connexion ci-dessus. Une ailette lla de rayonnement de la diode FW 11 est connectée électriquement en commun sur une borne de cathode. La plaque métallique 45 est en contact étroit avec l'ailette rayonnante lla et est montée de façon intégrée avec la saillie 42 de l'élément de boîtier inférieur 34 au moyen d'une vis. Dans la plaque métallique 35, qui est dressée sur la plaquette 40 à circuit imprimé, la saillie 55 située dans une extrémité inférieure de la plaque métallique 45 est insérée dans un trou métallisé conducteur de la plaquette 40 à circuit imprimé et y est soudée, de manière que la saillie 55 soit fixée dans la plaquette 40 à circuit imprimé et soit connectée au motif 56. En conséquence, la plaque métallique 45 est connectée aux condensateurs électrolytiques 13 à haute capacité par les motifs 56. Les figures 8 à 10 sont des vues en coupe illustrant le montage mutuel du support 32 du moteur, de l'élément de boîtier inférieur 34, de l'élément de boitier supérieur 35 et de la plaquette 40 à circuit imprimé. La figure 8 est une vue en coupe suivant la ligne VIII-VIII de la figure 4. La figure 9 est une vue en coupe suivant la ligne IX-IX et la figure 10 est une vue en coupe suivant la
ligne X-X.
Comme illustré sur la figure 8, le trou métallisé conducteur 58 conduisant à un motif 57 de masse est ménagé dans la plaquette 40 à circuit imprimé. La plaquette 40 est vissée et montée dans l'élément de boitier inférieur 34 formé en aluminium coulé en coquille, au moyen de la vis 37 qui passe dans le trou métallisé conducteur 58. En conséquence, l'élément de boitier inférieur 34 est maintenu en conduction électrique avec le motif de masse 57
par la vis 37.
Comme illustré sur la figure 9, l'élément de boitier supérieur 35 est monté sur l'élément de boîtier inférieur 34 au moyen de la vis 36. Un trou métallisé conducteur 59 dans lequel pénètre la vis 36 est ménagé dans la plaquette 40, à circuit imprimé afin de conduire jusqu'au motif de masse 57. La vis 36 est vissée dans un trou de vis de l'élément de boîtier inférieur 34 en passant dans le trou métallisé conducteur 59 depuis le dessus de l'élément de boîtier supérieur 35. L'élément de boitier supérieur 35 est vissé dans l'élément de boîtier inférieur 34 par la vis 36. En conséquence, les éléments de boitier supérieur et inférieur 35 et 34 sont maintenus en conduction électrique avec le motif de masse 57 de la plaquette 40 à circuit imprimé. Comme illustré sur la figure 10, en outre, l'élément de bottier inférieur 34 est monté dans le support 32 du moteur de façon & être solidarisé avec le support 32 au moyen de la vis 60 qui est introduite dans un trou 61 du support 32 du moteur, depuis le dessous, et qui est vissée dans le trou de vis prévu dans le dessous de l'élément de bottier inférieur 34. Ainsi, le dessous de l'élément de boîtier inférieur 34 et le dessus du support 32 du moteur sont en contact étroit l'un avec l'autre de manière que le support 32 du moteur, faisant partie du moteur 5 à courant continu, soit maintenu en conduction électrique avec
l'élément de boîtier inférieur 34 par la vis 60.
En conséquence, le support 32 du moteur, l'élément de bottier inférieur 34 et l'élément de boitier supérieur 35 sont montés dans le motif de masse 57 de la plaquette 40 à circuit imprimé de façon à conduire le
courant électrique jusqu'à ce motif 57 de masse.
La figure ll est une vue en coupe illustrant un état dans lequel le moteur intelligent 1, construit comme décrit ci-dessus, est monté dans le climatiseur. Le moteur 1 est monté dans une gaine 65 et le ventilateur 66 est monté dans l'arbre de sortie 25 au moyen d'une vis (non représentée) introduite dans le trou 33 de montage du
moteur, ce trou étant prévu dans le support 32 du moteur.
Le circuit de commande de vitesse situé sur la plaquette 40 à circuit imprimé disposée entre l'élément de boitier supérieur 35 et le support 32 du moteur, est placé dans un espace étroit entre le ventilateur 66 et le moteur 5 à
courant continu. Un courant d'air produit par le ven-
tilateur 66 passe également sur l'élément de boitier supérieur 35, augmentant ainsi l'effet de refroidissement
de l'élément de boitier supérieur 35.
On expliquera à présent le fonctionnement de la
première forme de réalisation ayant la structure ci-dessus.
La figure 12 est un diagramme des temps illustrant les formes d'ondes du courant de diverses parties du circuit de commande de vitesse, ce courant étant généré par la commutation du transistor d'attaque 9 à effet de champ. Le courant d'induit devient un courant élevé, d'environ 30A, car la tension de la batterie 2 est de 12 V avec un moteur de ventilateur ayant une puissance de sortie de 300 W, par exemple. Le courant intense parcourt des boucles a et f de courant menant au transistor d'attaque 9 à effet de champ lorsque ce dernier est en conduction, et il parcourt des boucles de courant fi et 6 menant à la diode de roue libre FW lorsque le transistor d'attaque 9 à effet de champ est bloqué. En conséquence, le courant intense, en forme de gradin, parcourt la boucle respective de courant en fonction des états de conduction et de blocage du transistor d'attaque 9 à effet de champ, de sorte qu'une résonance due à une inductance flottante et à une capacité flottante de la boucle respective de courant génère une oscillation à haute fréquence et une tension oscillante, en forme de pointes, entre une ligne de puissance 44 tB et une ligne de masse 44 GND lorsque le courant est commuté (voir
figure 2).
L'oscillation à haute fréquence ci-dessus de la tension et du courant possède une composante de fréquence dans la gamme des radiofréquences et provoque un bruit de
conduction exerçant une influence sur d'autres appareil-
lages par l'intermédiaire du câblage électrique, et un bruit de rayonnement émettant des ondes électromagnétiques nuisibles. Dans la forme de réalisation décrite, la
réduction des bruits radioélectriques sera expliquée.
Comme illustré sur la figure 5, dans la première forme de réalisation, le transistor d'attaque 9 à effet de champ est placé à proximité de la borne 27 du moteur, et ce transistor 9 et cette borne 27 sont connectés directement entre eux par le connecteur femelle 51. La diode FW 11 de roue libre est également disposée à proximité de la borne 28 du moteur (voir figure 4). Les boucles de courant parcourues par le courant oscillant à fréquence élevée, à savoir les boucles de courant a et r menant au transistor 9 d'attaque à effet de champ, et les boucles de courant p et 6 menant à la diode FW 11 de roue libre, ont toutes une forme géométrique extrêmement petite (voir figure 2). Par conséquent, même si l'oscillation à haute fréquence est générée dans le courant lors de la commutation du transistor 9 d'attaque à effet de champ, la fréquence de cette oscillation est faible. Par conséquent, les quatre boucles de courant agissent à la manière
d'antennes pour atténuer l'énergie de l'onde électroma-
gnétique rayonnée et du bruit rayonné.
Les formes géométriques petites des quatre boucles de courant diminuent l'inductance flottante de la boucle de courant, ce qui a pour résultat de diminuer le
courant d'oscillation à haute fréquence.
En outre, étant donné que transistor d'attaque 9 à effet de champ est connecté directement à la borne 27 du moteur par le connecteur femelle 51 (voir figure 5), l'inductance flottante constituée par une connexion entre la borne 27 du moteur et le drain du transistor d'attaque 9 est extrêmement faible. En conséquence, la tension et le courant d'oscillation entre le drain et la source, générés par l'inductance flottante et la capacité flottante entre le drain et la source du transistor d'attaque 9 à effet de champ, deviennent faibles et l'énergie de l'oscillation à hautefréquence décroît, ce qui réduit le bruit rayonné et
le bruit conduit.
Les figures 13 et 14 sont des vues caractéris-
tiques illustrant l'effet que la première forme de réalisation produit sur la diminution du bruit rayonné. La figure 13 illustre le bruit radioélectrique relevé dans un premier exemple comparatif dans lequel une connexion des bornes 27 et 28 du moteur et du circuit de commande de vitesse est longue, sans utilisation des connecteurs
femelles 51 et 52. La figure 14 illustre le bruit radio-
électrique de la première forme de réalisation de l'inven-
tion dans laquelle les bornes 27 et 28 du moteur sont connectées directement au transistor d'attaque 9 à effet de champ. On a mesuré la valeur du bruit radioélectrique au moyen d'une antenne placée à intervalles de 1 m du
moteur 1.
Les deux graphiques ci-dessus montrent une forte diminution, d'environ 10 dB, du bruit radioélectrique
dans une bande de fréquence de 0,02 à 0,8 MHz.
La figure 15 illustre le bruit radioélectrique d'un troisième exemple comparatif dans lequel le support 32 du moteur n'est pas à la terre. La figure 16 illustre le bruit radioélectrique de la première forme de réalisation
dans laquelle le support 32 du moteur est mis à la terre.
La mise à la terre du support 32 du moteur a pour effet d'abaisser le bruit radioélectrique dans la bande de
fréquences de 0,2 à 2 MHz.
Comme illustré sur la figure 2, dans la première forme de réalisation, le circuit filtre LC 8 est incorporé dans la partie d'entrée de puissance, et le condensateur électrolytique 13 à grande capacité est placé entre le côté cathode de la diode de roue libre FW 11 et la
ligne de masse GND 43.
Le condensateur électrolytique 13 à haute capacité commande une tension de pointe et absorbe la force contre-électromotrice du moteur 5 à courant continu lorsque le transistor d'attaque 9 à effet de champ est commuté, limitant ainsi la génération des divers bruits. De plus, le circuit filtre LC 8 limite les bruits conduits vers l'extérieur de ce circuit filtre LC 8 en passant par un fil connecté à la batterie 12, en agissant avec le condensateur
électrolytique 13.
Le circuit filtre LC 8 constitue la bobine d'induction uniquement sur un côté d'une ligne 44 non à la masse (la ligne de puissance tB); par conséquent, le potentiel électrique de la ligne de masse GND 43, située à l'intérieur du circuit de commande de vitesse, est
stabilisé et le bruit radioélectrique est atténué.
L'opération de réduction du bruit radioélectri-
que a été décrite ci-dessus. La première forme de réalisa-
tion présente l'avantage suivant, outre le fonctionnement ci-dessus. Comme illustré sur la figure 1, dans la première forme de réalisation, on utilise de l'aluminium moulé en coquille pour constituer l'élément de boîtier inférieur 34 supportant la plaquette 40 à circuit imprimé, et les saillies 41 et 42 sont prévues dans l'élément de boîtier inférieur 34 pour être utilisées en tant que radiateurs ou dissipateurs de chaleur du transistor d'attaque 9 à effet de champ et de la diode FW 11 de roue libre. Ainsi, l'ensemble de l'élément de boîtier inférieur 34, qui présente une forme étendue et possède une capacité calorifique élevée et une grande surface spécifique, agit à la manière du dissipateur de chaleur, ce qui a pour résultat d'améliorer notablement l'effet de rayonnement de la chaleur en comparaison avec les dissipateurs thermiques prévus séparément dans le transistor d'attaque 9 à effet de
champ et la diode FW 11 de roue libre. De plus, l'utilisa-
tion de l'aluminium, qui est un bon conducteur de la chaleur pour l'élément de boitier inférieur 35, accroît
l'effet de rayonnement de la chaleur.
Tous les circuits de commande de vitesse comprenant les éléments de puissance constitués par le transistor d'attaque FET9, la diode FW 11, sont placés dans l'élément de boîtier inférieur 34, de sorte que le moteur 5 à' courant continu et le circuit de commande de vitesse peuvent être construits séparément, ce qui a pour avantage
de simplifier le procédé de fabrication.
Comme illustré sur la figure 5, dans la première forme de réalisation, les connecteurs mâles sont utilisés pour les bornes 27 et 28 du moteur, et ces bornes 27 et 28 du moteur sont conçues pour être connectées au circuit de commande de vitesse prévu sur la plaquette 40 à circuit imprimé à l'aide des connecteurs femelles 51 et 52 fixés dans la plaquette 40 à circuit imprimé et au transistor d'attaque 9 à effet de champ. Ainsi, lorsque la plaquette 40 à circuit imprimé et le circuit de commande de vitesse sont intégrés, le moteur 5 à courant continu étant construit séparément, l'élément de boîtier inférieur
34 est monté dans le support 32 du moteur et, simultané-
ment, les connecteurs mâles 27 et 28 sont seulement connectés aux connecteurs femelles 51 et 52. Ceci permet de simplifier l'opération de montage, car l'opération de connexion n'est pas nécessaire. En outre, le démontage du moteur 5 à courant continu et de la plaquette 40 à circuit imprimé est aisé et l'élément de boîtier inférieur 34 et la plaquette 40 à circuit imprimé composant le circuit de commande de vitesse peuvent être remplacés d'un seul bloc,
ce qui facilite l'entretien.
Dans la première forme de réalisation, diverses considérations sont prises en compte du fait que le circuit de commande de vitesse est incorporé dans un espace étroit
entre le ventilateur 66 et le moteur 5 à courant continu.
Autrement dit, comme illustré sur la figure 4, le transis-
tor d'attaque 9 à effet de champ et la diode FW 11 de roue libre sont conçus pour être dressés sur la plaquette à circuit imprimé et pour être en contact étroit avec le
moteur à courant continu, ce qui réduit l'espace d'en-
combrement. Dans la première forme de réalisation décrite ci-dessus, le circuit de commande de vitesse est incorporé dans l'espace étroit entre le moteur 5 à courant continu et le ventilateur 66. Cependant, diverses positions de montage du circuit de commande de vitesse peuvent être prises en considération conformément à un bloc dans lequel le moteur
intelligent 1 est chargé.
Par exemple, le vent passe aussi, en suivant une direction axiale, le long d'un côté périphérique du moteur 70 à courant continu dans un moteur de ventilateur à double aspiration, conforme à la deuxième forme de réalisation de l'invention, comme illustré sur les figures 17(a) et 17(b) et dans un moteur destiné à refroidir un radiateur selon la troisième forme de réalisation telle qu'illustrée sur la figure 18. Par conséquent, le circuit 71 de commande de vitesse est incorporé dans une extrémité moteur d'un côté inverse d'un arbre de sortie du moteur 70 à courant continu, permettant ainsi un refroidissement qfficace du moteur de commande. De plus, si une ailette 202 de rayonnement est formée dans une surface de l'élément de boîtier du circuit 71 de commande de vitesse, l'effet de refroidissement peut être encore accru. Lorsque le circuit 71 de commande de vitesse est prévu dans l'extrémité du moteur, il est souhaitable d'utiliser un collecteur dans le côté extrême du moteur et de prévoir la borne 72 du moteur à proximité de l'extrémité du moteur afin de réduire la boucle de courant et le bruit radioélectrique. Sur les figures 17(a), 17(b) et 18, la référence numérique 73 désigne le support du moteur, les références numériques 74 et 75 désignent les ventilateurs, la référence numérique 201 désigne un ventilateur auxiliaire monté fixement dans une face inférieure de l'élément 74 et la référence
numérique 76 désigne le radiateur.
Dans la quatrième forme de réalisation telle qu'illustrée sur la figure 19, une plaquette 78 de circuit imprimé est incorporée dans un élément de boîtier inférieur cylindrique 77 ayant un fond et est montée dans l'extrémité du moteur 70 a courant continu. L'élément de boîtier 77 est
formé en aluminium moulé en coquille et est muni partielle-
ment d'une saillie 89 ayant une paroi latérale façonnée, et est utilisé comme dissipateur de chaleur des éléments de puissance constitués par le transistor d'attaque FET 9 et la diode FW 11. Les éléments de puissance 9 et 11il sont dressés dans la saillie 89 de manière qu'une face sur la plaquette 78 à circuit imprimé puisse être utilisée efficacement et que les boucles de courant ci-dessus a à 6 du circuit de commande de vitesse, comprenant les éléments de puissance, puissent être réduites. Cette structure permet de regrouper les éléments parcourus par un courant intense. Sur la figure 25, la référence numérique 82 désigne un élément de capot et la référence numérique 83 désigne une vis pour la fixation du transistor d'attaque 9
à effet de champ.
Dans une cinquième forme de réalisation telle qu'illustrée sur la figure 20, l'élément de boitier 85 est monté dans l'extrémité du moteur 70 à courant continu et le diamètre de l'élément de boitier 85 est réduit de façon à être sensiblement égal à celui du moteur 70 à courant continu, et deux épaisseurs des plaquettes 86 et 87 à
circuit imprimé sont prévues dans l'élément de boitier 85.
Les éléments de puissance dans lesquels circule le courant intense de la diode de roue libre FW ll sont groupés à la plaquette 86 à circuit imprimé de la couche ou épaisseur supérieure et les parties du circuit de commande de vitesse parcourues par un signal de courant faible sont groupées dans la plaquette 87 à circuit imprimé. Par conséquent, les plaquettes 86 et 87 à circuit imprimé sont prévues séparément dans l'élément de bottier 85. Le diamètre extérieur de l'élément de boitier 85 est réduit pour faciliter la mise en place du moteur "intelligent" dans le véhicule et pour diminuer les boucles de courant a et P du circuit de commande de vitesse comprenant les éléments de puissance. L'ailette de rayonnement des éléments de puissance tels que le transistor d'attaque 9 à effet de
champ et la diode de roue libre FW 11, est reliée étroite-
ment à la saillie 89 de l'élément de boîtier 85 par la vis 84. Si les éléments de bottier 77 et 85 sont montés dans l'extrémité du moteur à courant continu par l'inter-
médiaire de l'élément de capot 82, comme c'est respective-
ment le cas dans les quatrième et cinquième formes de réalisation telles qu'illustrées sur les figures 19 et 20, de même que dans la septième forme de réalisation telle qu'illustrée sur la figure 31, un trou 96 de vis est formé dans la culasse 21 du moteur 70 à courant continu par
perçage direct et l'élément de capot 82 est vissé directe-
ment dans la culasse 21 du moteur au moyen de la vis 97, afin que la culasse 21 du moteur 70 à courant continu puisse être en conduction électrique avec l'élément de capot 82. Dans la première forme de réalisation, les trous métallisés conducteurs 58 et 59 sont utilisés pour connecter le motif 57 de masse et l'élément de boîtier
inférieur 34 sur la plaquette 40 à circuit imprimé.
L'utilisation des deux structures illustrées sur les figures 8 et 9 permet de simplifier la structure de mise à
la terre. De même que dans une huitième forme de réalisa-
tion telle qu'illustrée sur la figure 22, l'élément de capot 82 peut être fixé par un rivet 98 dans la culasse 21
du moteur.
Dans la première forme de réalisation et dans les cinquième et sixième formes de réalisation, les éléments de puissance, tels que la diode de roue libre FW 11, sont dressés sur les plaquettes 40, 78 et 86 à circuit imprimé. Cependant, comme dans la neuvième forme de réalisation telle qu'illustrée sur la figure 33, des saillies épaulées 99 peuvent être prévues dans l'élément de boîtier inférieur 34 et les éléments de boîtier 77, 85 et pour la pose des éléments de puissance tels que le transistor d'attaque 9 à effet de champ et la diode de roue
libre FW 11.
Dans la première forme de réalisation et dans les cinquième et sixième formes de réalisation, les saillies 41, 42 et 89, avec lesquelles l'ailette de rayonnement des éléments de puissance tels que le transistor d'attaque 9 à effet de champ et la diode de roue libre FW 11, est en contact étroit, sont réalisées d'une seule pièce avec les éléments de boitier 34, 77 et 85, par moulage en coquille en aluminium. Cependant, on peut ne réaliser que les saillies 41, 42 et 89 en un élément en forme de bloc et on peut ne réaliser que les saillies 41, 42, 89 et 91 par un élément de blocage et les mettre en contact étroit et intégré avec les éléments de boîtier 34,
77 et 85.
Dans la première forme de réalisation, comme illustré sur les figures 8 à 10, la plaquette 40 à circuit imprimé est montée dans l'élément de boîtier inférieur 34 au moyen de la vis 37, et la plaquette 40 à circuit imprimé et l'élément de boîtier inférieur 34 sont montés dans l'élément de boîtier supérieur 35 au moyen de la vis 36, et le support 32 du moteur est monté dans l'élément de boîtier inférieur 34 avec une vis 60. Dans les dixième, onzième et douzième formes de réalisation telles qu'illustrées sur les figures 24, 25 et 26, des saillies 101, 102 et 103 peuvent être prévues dans l'élément de boîtier inférieur 34 et insérées dans les trous métallisés conducteurs 58 et 59 et dans le trou 61 du support 32 du moteur, et elles peuvent être jointoyées pour fixer la plaquette 40 à circuit
imprimé et l'élément de boîtier inférieur 34 entre eux.
De la même manière, dans les sixième et septième formes de réalisation telles que montrées sur les figures 21 et 22, la saillie 104 de l'élément de capot 82 peut être insérée dans un trou 106, et la saillie 105 située dans la culasse 21 du moteur peut être insérée dans un trou 107, et les saillies 104 et 105 peuvent être jointoyées pour fixer la culasse 21 du moteur et l'élément de capot 82, de même que dans les douzième et treizième formes de réalisation telles qu'illustrées sur les figures
27 et 28.
Comme illustré sur la figure 5, dans la première forme de réalisation, les connecteurs femelles amovibles 51 et 52 sont utilisés pour connecter le transistor d'attaque 9 à effet de champ et la plaquette 40 à circuit imprimé aux bornes 27 et 28 du moteur. Cependant, des accessoires métalliques de connexion en forme de plaque peuvent être soudés et connectés directement aux bornes 27 et 28 du moteur, ce qui permet aussi de réduire le bruit radioélectrique. En outre, la borne 27 du moteur peut être réalisée sous la forme d'un élément en L et l'ailette 9 de rayonnement du transistor d'attaque 9 à effet de champ peut
être conçue pour être vissée dans la borne 27 du moteur.
Lorsque les connecteurs femelles 51 et 52 sont utilisés comme connexions métalliques de bornes, les connecteurs femelles peuvent être utilisés en tant que bornes 27 et 28 du moteur et les connecteurs mâles peuvent
être utilisés en tant que connecteurs 51 et 52.
Le moteur de commande de l'invention comporte une saillie qui est réalisée d'une seule pièce avec l'élément de boîtier formée en aluminium et qui est utilisée comme dissipateur de chaleur de la borne de puissance, ce qui a pour résultat de produire un effet élevé de rayonnement de la chaleur. En outre, l'élément de boîtier assume la fonction de blindage électromagnétique,
réduisant le bruit radioélectrique.
Dans le moteur de commande de l'invention, l'ensemble du circuit de commande de vitesse, comprenant
les éléments de puissance tels que l'élément de commuta-
tion, est disposé sur l'élément de boîtier; par consé-
quent, l'assemblage du circuit de commande de vitesse lors de la fabrication et son démontage lors de l'entretien sont aisés. Dans une forme de réalisation du moteur de commande,
le trou métallisé conducteur est utilisé pour une conduc-
tion entre le motif de masse à plaquette à circuit imprimé et l'élément de boitier. Ceci permet de faciliter et de maintenir la mise à la terre de l'élément de boîtier. Ceci favorise aussi la fonction de blindage électromagnétique de
l'élément de boîtier, réduisant ainsi le bruit radioélec-
trique. Dans une autre forme de réalisation du moteur
de commande, l'élément de boîtier est maintenu en conduc-
tion avec le circuit de commande de vitesse et est fixé dans le moteur a courant continu par les moyens métalliques de fixation. Dans le moteur de commande, une coque extérieure du moteur à courant continu est mise à la terre et la fonction de blindage électromagnétique est renforcée,
ce qui réduit le bruit radioélectrique.
Dans le moteur de commande de l'invention, l'élément de commutation et la borne du moteur sont connectés directement par les connexions métalliques terminales; par conséquent, il en résulte l'avantage de réduire la forme géométrique des boucles de courant et donc
de réduire notablement le bruit radioélectrique.
Dans le moteur de commande dans lequel les connecteurs femelles et mâles sont utilisés en tant que borne de moteur et connexion métallique terminale, le moteur à courant continu et le circuit de commande de vitesse peuvent être aisément déconnectés et connectés tout en conservant l'avantage ci-dessus. Par conséquent, le moteur à courant continu et le circuit de commande de vitesse peuvent être fabriqués par les opérations de montage séparées, et le montage peut être simplifié. De plus, le moteur à courant continu et le circuit de commande de vitesse peuvent être entretenus séparément après la
fabrication, ce qui a pour résultat de faciliter l'entre-
tien. Le moteur de commande selon l'invention comporte le circuit filtre LC dont l'inductance est située
uniquement sur la ligne non à la masse et dont le conden-
sateur électrolytique est connecté à la cathode de la diode de roue libre. Un avantage qui en résulte donc est que la génération et le rayonnement du bruit radioélectrique sont réduits et que le bruit généré à l'intérieur du circuit de commande de vitesse réduit le bruit passant par conduction à l'extérieur du circuit filtre LC par l'intermédiaire de
la ligne de puissance.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au bloc moteur décrit et représenté
sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (7)
1. Bloc moteur de commande intégrant le moteur (5) à courant continu et un circuit de commande de vitesse, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de commande de vitesse commandant la vitesse de rotation du moteur à courant continu en faisant varier une tension appliquée à un induit du moteur au moyen d'un hacheur formé d'un élément (9) de commutation, une plaquette (40) à circuit imprimé qui comporte le circuit de commande de vitesse et est supportée dans le moteur à courant continu par un élément de boîtier (34) formé en une matière conduisant la chaleur, et une partie (9a) de rayonnement de l'élément de commutation qui est en contact étroit avec une saillie (41) réalisée d'une seule pièce avec l'élément de boîtier, et
qui est montée dans la saillie.
2. Bloc moteur de commande selon la revendica-
tion 1, caractérisé en ce que la plaquette à circuit imprimé présente un trou métallisé conducteur (58) conduisant jusqu'à un motif de masse (57), et est montée dans l'élément de boîtier à l'aide d'un moyen métallique conducteur (37) de montage inséré dans le trou métallisé conducteur.
3. Bloc moteur de commande selon la revendica-
tion 2, caractérisé en ce que l'élément de boitier est maintenu en conduction électrique avec le motif de masse et est fixé dans une culasse (21) du moteur à courant continu
par un moyen métallique conducteur de fixation.
4. Bloc moteur de commande selon l'une des
revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'élément de
boîtier comprend un élément de boîtier inférieur (34) dans lequel la plaquette à circuit imprimé est fixée, et un élément de boîtier supérieur (35) qui est formé en une matière conductrice du courant électrique et qui recouvre
le circuit de commande de vitesse.
5. Bloc moteur de commande selon la revendica-
tion 1, caractérisé en ce qu'un élément de commutation (9), qui fait passer et arrête un courant circulant dans le moteur à courant continu, est placé à proximité d'une borne du moteur connectée à un balai (12) et est monté fixement dans le moteur à courant continu, et une aillette (9a) de rayonnement de l'élément de commutation est reliée directement a la borne du moteur par une connexion
métallique terminale.
6. Bloc moteur de commande selon la revendica-
tion 5, caractérisé en ce que la borne du moteur est constituée d'un connecteur mâle ou femelle (27, 28) et le connecteur est constitué d'un connecteur femelle ou mâle correspondant à un connecteur mâle ou femelle de la borne du moteur, et l'élément de commutation est connecté à la borne du moteur par le connecteur mâle ou femelle fixé dans
l'élément de commutation.
7. Bloc moteur de commande selon la revendica-
tion 1, caractérisé en ce que le circuit de commande de vitesse comprend un circuit filtre LC (8) placé dans une partie d'entrée de source de puissance (46) et comportant une inductance (4) située uniquement dans un côté de ligne non & la masse, l'élément de commutation, qui fait passer et arrête le courant vers le moteur à courant continu, une diode (11) de roue libre montée en parallèle avec le moteur à courant continu, et un condensateur électrolytique (6) morté entre la cathode de la diode de roue libre et la
ligne de masse (43).
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