FR2651933A1 - Moteur electrique a commutation electronique a structure perfectionnee. - Google Patents
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Abstract
Ce moteur est constitué, entre autres, d'un carter (10) avec un corps (11), des flasques (12), des paliers (13), un arbre (20), un induit bobiné (30) et des moyens de commutation (40). Ces moyens de commutation comprennent un connecteur (41) constitué d'un support isolant (410) et de contacteurs (411) conducteurs munis de cosses pour recevoir les bouts des fils des bobinages de l'induit et de plot (413) destinés à venir au contact de contre-plots (413') correspondant d'un circuit imprimé, et d'un module de commande (42) fait d'un substrat (420) isolant qui porte ce circuit imprimé (421) destiné à recevoir des composants y compris ceux de puissance, de circuits électroniques (422) et qui est directement appliqué et maintenu en contact intime contre la face intérieure d'un flasque (12). Application aux moteurs électriques pour véhicules automobiles.
Description
La présente invention concerne les moteurs électriques à commutation électronique et vise, plus particulièrement, la structure de ces derniers.
Comme on le sait, les moteurs à commutation électronique se composent, entre autres. d un carter qui contient un induit bobiné et d'où sort un arbre.
Les moyens de commutation de cet induit au lieu d hêtre constitués par un dispositif électromécanique fait d'un collecteur et de balais, sont dans ce cas un dispositif électronique avec un module de commande.
Ce type de moteurs pose, habituellement, un double problème de construction et d'assemblage. D'une part, il faut assurer la jonction des bouts des fils des bobinages de l'induit avec le circuit électronique du module de commande. D'autre part, il faut assurer l'évacuation de la chaleur des composants de puissance du circuit électronique du module de commande.
Pour résoudre le premier aspect du problème, on assure habituellement la jonction des bouts des fils des bobinages par leur soudage à des cosses qui sont associées au circuit électronique. La plupart du temps, compte tenu de la configuration de la structure du moteur, un tel soudage ne peut être fait que manuellement. Dans des moteurs relativement classiques à montage en étoile, il faut procéder à de nombreuses soudures puisque les bobinages de l'induit sont multiples et que chaque bobinage nécessite deux soudures.
Une telle opération, qu'il est tout particulièrement difficile d'automatiser, n'est habituellement faite que manuellement; elle nécessite donc une trés grande agilité et demande du temps. De plus, quelle que soit l'habileté de l'opérateur, les soudures sont sujettes à des défauts de contact : par exemple, ces soudures peuvent etre dites "sèches" c' est-à-dire que le déca pant du flux de soudure isole en fait le fil de la cosse au lieu d'assurer la continuité électrique.
Pour résoudre le second aspect du problème, on utilise souvent pour le dispositif électronique un substrat isolant qui porte un circuit imprimé conducteur sur lequel sont posés, fixés et connectés les composants du circuit électronique du module de commande. Un tel substrat, après avoir été équipé est, habituellement, placé à proximité d'un des flasques d'extrémité du carter du moteur, et de préférence au voisinage de sa face interne.Toutefois, ce circuit comportant des composants de puissance qu'il faut refroidir afin d'eviter leur échauffement qui serait destructeur, on fait en sorte que le substrat isolant est transpercé d'orifices et que les composants de puissance sont fixés directement sur le flasque du moteur, au travers de ces orifices, afin que ce dernier de par sa masse et de par sa nature métallique serve de radiateur pour évacuer les calories produites dans les composants de puissance au cours du fonctionnement Le fait d'avoir à scinder le circuit électronique de manière que certains de ces composants ne soient plus sur le substrat lui-méme mais montés directement sur un flasque impose des opérations supplémentaires de mise en place, de fixation et ensuite de raccordement électrique par soudage de ces composants au circuit imprimé du substrat.On imagine facilement que ceci complique aussi les opérations de montage et d'assemblage et est aussi source de malfaçons.
Le but de l'invention est de remédier à ce type de difficultés grâce à un moteur à commutation électronique à structure perfectionnée.
L'invention a pour objet un moteur à commu tation électronique qui comprend un carter avec un corps et des flasques dont l'un au moins porte un palier, un arbre monté dans ce palier, un induit bobiné et des moyens de commutation. Ce moteur est remarquable en ce que les moyens de commutation comprennent, entre autres, d'une part, un connecteur fait d'un support isolant destiné à entre porté par l'induit et de contacteurs conducteurs qui comprennent chacun une cosse pour recevoir un des bouts des fils des bobinages de l'induit et un plot pour venir au contact d'un contre-plot correspondant d'un circuit imprimé d'un module de commande et, d'autre part, un module de commande fait d'un substrat isolant qui porte ce circuit imprimé conducteur destiné à recevoir des composants y compris des composants de puissance d'un circuit électronique, et qui est directement appliqué et maintenu contre la face intérieure d'un flasque.
D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description et des revendications qui suivent et à l'examen du dessin annexé, donnés seulement à titre d'exemple, où
- la Figure 1 est une vue eclatée schématique d'un moteur à commutation électronique suivant l'invention où sont représentées les faces intérieures des flasques qui sont normalement en vis-à-vis lorsque le moteur est assemblé ainsi que celle des faces de l'induit qui est normalement en regard de la face intérieure du flasque qui porte le module de commande;
- les Figures 2A et 2B sont des vues à plus grande échelle de détail, respectivement de face et en élévation, d'un connecteur d'un moteur selon 1 inven- tion;;
- la Figure 3 est une vue de détail en sec tion méridienne d'un autre mode de réalisation d'un connecteur d'un moteur selon l'invention, et;
- la Figure 4 est une vue d'une variante du mode de réalisation de la Figure 3 d'un tel connecteur.
- la Figure 1 est une vue eclatée schématique d'un moteur à commutation électronique suivant l'invention où sont représentées les faces intérieures des flasques qui sont normalement en vis-à-vis lorsque le moteur est assemblé ainsi que celle des faces de l'induit qui est normalement en regard de la face intérieure du flasque qui porte le module de commande;
- les Figures 2A et 2B sont des vues à plus grande échelle de détail, respectivement de face et en élévation, d'un connecteur d'un moteur selon 1 inven- tion;;
- la Figure 3 est une vue de détail en sec tion méridienne d'un autre mode de réalisation d'un connecteur d'un moteur selon l'invention, et;
- la Figure 4 est une vue d'une variante du mode de réalisation de la Figure 3 d'un tel connecteur.
Les moteurs à commutation électronique étant bien connus dans la technique, seul sera décrit ce qui concerne directement ou indirectement l'invention.
Pour le surplus, le spécialiste de la technique consi dérée puisera dans les solutions classiques courantes à sa disposition pour faire face aux problèmes particuliers auxquels il est confronté.
Dans ce qui suit, on utilise toujours un meme numéro de référence pour désigner un élément homologue quel que soit le mode de réalisation.
Comme on le voit en examinant les figures, un moteur à commutation électronique suivant l'invention comprend, entre autres, un carter 10, un arbre 20, un induit bobiné 30 associé à cet arbre 20 et des moyens de commutation 40. Ce moteur est aussi équipé d'un bornier 50 pour le relier à une source d'énergie électrique comme il est classique.
Pour la commodité de l'exposé, on décrira successivement chacun de ces constituants d un moteur à commutation électronique selon l'invention.
Le carter 10 comprend un corps 11, approximativement cylindrique, et des flasques d'extrémité 12 relativement plans. L'un au moins de ces flasques porte un palier 13, par exemple à billes, dont un seul est dessiné, comme il est classique.
Ce carter 10 reçoit un arbre 20 et un induit 30 bobiné. Ceci est relativement classique. Cet arbre est porté par le ou les paliers.
Dans le mode de réalisation particulier re présenté, l'arbre et l'induit bobiné sont fixes alors qu'une partie de ce carter est, elle, mobile en rotation. Du fait de cette configuration, l'un des flasques n'est pas directement relié au corps de manie à pouvoir tourner avec un inducteur, par exemple des aimants permanents 110, qu'il porte: l'autre des flasques porte les moyens de commutation, l'induit et l'arbre et reste immobile, fixé qu'il est par exemple à l'aide de boulons non dessinés engagés dans des trous 130.
Les moyens de commutation 40 sont portés par l'un des flasques 12, ici par le flasque fixe auquel est aussi fixé le bornier 50.
Comme on le voit, les moyens de commutation 40 comprennent, un connecteur 41 et un module de commande 42.
Le connecteur 41 comprend un support isolant 410 sur lequel sont placés des contacteurs 411 conducteurs. Chacun de ces contacteurs 411 comprend au moins une cosse 412 pour recevoir l'un des bouts des fils des bobinages de l'induit et un plot 413 destiné à venir au contact d un contre-plot 413 correspondant du circuit imprimé pour assurer la continuité électrique, comme on le comprendra par la suite. Ce connecteur forme en quelque sorte une fiche à broches multiples.
Il est clair que plots et contre-plots peuvent être en totalité ou en partie, inversés ou permutés.
Le module de commande 42 est fait d'un substrat 420 isolant qui porte le dessin d'un circuit imprimé 421 conducteur destiné à recevoir des composants y compris les composants de puissance d un circuit électronique 422. Comme on peut le voir, ce substrat 420 est appliqué directement contre la face intérieure 120 d'un flasque 12 et est maintenu en con tact intime avec ce dernier de manière que le circuit imprime et les composants soient apparents.
Comme on peut l'observer sur le dessin de détail de la Figure 2, pour l'un des modes de réalisation, le support isolant 410 se présente à la manière d un disque relativement épais mais qui peut aussi etre mince. Les contacteurs 411 sont constitués de manière que chaque cosse 412 se présente comme une lamelle relativement fine à l'extrémité libre de laquelle est ménagée une fente, oeil ou analogue 4120, ouvert ou fermé, et de manière que chaque plot 413 se présente à la manière d'une tige cylindrique ou similaire, relativement longiligne terminée par un biseau, chanfrein ou analogue 4130.
Pour le mode de réalisation représenté sur les Figures 3 et 4, le support 410 se présente à la manière d'un fourreau cylindrique ou analogue à l'intérieur duquel est de préférence, disposée une "chemise" 4100 par exemple métallique. Chaque contacteur 411 est, dans ce cas, muni d'au moins une patte 4131 d'accrochage destinée à ancrer le contacteur 411 au fourreau.
De préférence, comme illustré, le support est transpercé d'un alésage axial, non référencé, pour le libre passage de l'arbre 20.
Le support 410, qu'il se présente sous la forme d'un disque ou d'un fourreau ou douille, est fait en un matériau isolant tel qu'un stratifié de résines et de fibres de verre ou qu une matière synthétique appropriée, par exemple. Dans le cas d'une douille ou fourreau, la chemise intérieure évite l'écrasement ou le fluage de la douille ou fourreau de manière à conférer de la robustesse mécanique. Un tel support peut être fabriqué par exemple par moulage par injection; dans un tel cas, les contacteurs sont surmoulés pour être "prisonniers". Ce support est fixé à l'induit par toute technique appropriée, par exemple vissage, collage, emboitement élastique, . etc.
Les contacteurs 411 sont faits en tout matériau conducteur approprié, par exemple un laiton ou un bronze au glucinium, et ils sont obtenus par des techniques classiques, par exemple, estampage et roulage, pliage.
Pour le module de commande 42, le substrat isolant 420 et le circuit imprimé 421 conducteur forment un complexe multistrate. Ce substrat isolant est, par exemple, une feuille faite en résine polyimide résistant à haute température dont l'épaisseur d'une dizaine de microns environ est de l'ordre de 20 à 30 environ L'une des faces d'une telle feuille est reve- tue d une couche de cuivre dont l'épaisseur de quelques dizaine de microns environ est de l'ordre de 35 à 70 P environ. Cette couche de cuivre est traitée, par exemple par photogravure pour y faire apparaitre le réseau conducteur du circuit imprimé, comme il est classique y compris les contre-plots 413', par exemple, sous forme de plages ou pastilles conductrices par exemple perforées pour recevoir les plots 413.Ensuite, par exemple par sérigraphie, on dépose une pâte à braser aux endroits devant recevoir des connexions et aux endroits devant recevoir des composants de puissance. Puis on procède à la mise en place des composants et à leur connexion électrique avec le circuit électronique. Ceci est courant dans l'industrie électronique que l'on procède manuellement ou automatiquement; c'est pourquoi on ne s'y étendra pas davantage.
Ce module de commande ainsi terminé est collé sur la face interieure du flasque, de manière que le substrat isolant soit à son contact intime. Il est aussi racordé au bornier. Pour ce faire, on utilise une colle technique appropriée à la nature du matériau du flasque et à celle du matériau du substrat et qui, en outre, est apte à supporter les températures résultant du fonctionnement.
Pour procéder à la construction d'un moteur à commutation électronique selon l'invention, on opère en général comme il est classique, puis on munit l'induit bobiné du connecteur selon l'invention fixé par exemple par vissage sur l'induit et on engage les bouts des fils des bobinages de l'induit dans les fentes ou analogues des cosses des plots où ils sont, par exemple, sertis à chaud. La liaison avec le module de commande proprement dit se fait simplement par le contact mécanique et électrique des plots et contre-plots du connecteur lors de l'achèvement du carter lorsque le corps et les flasques sont définitivement réunis.
On comprend donc tout l'intérêt que présente un moteur à commutation électronique suivant l'invention puisque, d une part, il permet d'assurer les liaisons électriques d'une manière très facile et très efficace et puisque, d'autre part, il permet aussi d'assurer un bon fonctionnement, et cela d'une manière simple, du module de commande dont les éléments de puissance sont fixés directement et en contact intime d'une partie métallique de masse relativement importante qui sert de radiateur, constituée par l'un des flasques pour évacuer les calories dégagées par ces composants au cours du fonctionnement.
Un moteur à commutation électronique à structure perfectionnée selon l'invention convient parti culïèrement bien à la confection de moto-ventilateurs du type de ceux qui sont utilisés, par exemple, dans les automobiles.
Claims (6)
1 - Moteur à commutation électronique constitué, entre autre, d'un carter (10) avec un corps (11), des flasques (12) destinés à recevoir au moins un palier (13), d'un arbre (20) monté dans le ou les paliers, d'un induit bobiné (30) et de moyens de commutation (40), caractérisé en ce que les moyens de commutation comprennent un connecteur (41) constitué d'un support isolant (410) destiné à être porté par l'induit et de contacteurs (411) conducteurs munis de cosses (412) pour recevoir les bouts des fils des bobinages de l'induit et de plots (413) destinés à venir au contact chacun de contre-plots (413') correspondants d un circuit imprimé et un module de commande (42) fait d'un substrat (420) isolant qui porte ce circuit imprimé (421) destiné à recevoir des composants y compris ceux de puissance de circuits électroniques (422) et qui est directement appliqué et maintenu en contact intime contre la face intérieure d'un flasque (12).
2 - Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support (410) se présente sous la forme d'un disque et, en ce que les contacteurs (411) sont configurés de manière que la cosse (412) se presente sous la forme d'une lamelle relativement mince avec à son extrémité libre une fente (4120) ou similaire et, de manière que le plot (413) se presente à la manière d'une tige longiligne terminée à son extrémité libre par un biseau ou similaire (4130).
3 - Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support (410) se présente à la manière d'un fourreau cylindrique et en ce que les contacteurs (411) se présentent d'une manière telle que les plots (413) portent des pattes d'accrochage (4130).
4 - Moteur selon la revendication 3, carac térise en ce que la douille du support (410) est munie intérieurement d'une chemise (4100).
5 - Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le module de commande (42) est fait d'un substrat (420) en résine polyimide d'une dizaine de microns environ d'épaisseur qui porte un circuit imprimé (421) fait à partir d'une feuille de cuivre de quelques dizaines de microns environ n d'épaisseur.
6 - Moteur selon la revendication 5, carac térise en ce que la face du substrat (420) opposée à celle portant le circuit imprimé (421) est collée contre la face intérieure d'un flasque (12).
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