FR2723489A1

FR2723489A1 - Casing assembly for small permanent magnet electric motor

Info

Publication number: FR2723489A1
Application number: FR9409716A
Authority: FR
Inventors: Frederic Vacca
Original assignee: Valeo Systemes dEssuyage SAS
Current assignee: Valeo Systemes dEssuyage SAS
Priority date: 1994-08-04
Filing date: 1994-08-04
Publication date: 1996-02-09
Anticipated expiration: 2014-08-04
Also published as: FR2723489B1

Abstract

The electric motor includes a cylindrical casing (1), inside which a number of ferrite magnets (9,10) are arranged. An additional moulding of plastic material (12-15) is formed inside the casing in order to produce U-shaped stirrups (4). The stirrups include flexible arms (5,6) whose ends act on the edges of the ferrite magnets (9,10). The end of each flexible arm includes a small hook (7,8) designed to retain the edge of the ferrite magnet. The casing (1) has a cover (2) fitting over one end. This cover includes a bearing for the shaft of the rotor.

Description

La présente invention concerne un moteur électrique à inducteur constitué par des aimants permanents. The present invention relates to an electric motor with an inductor constituted by permanent magnets.

Dans l'état de la technique, on sait constituer des machines tournantes comme des moteurs électriques dont l'inducteur comporte une pluralité d'aimants permanents qui sont disposés sur la face d'appui d'une carcasse ou d'un anneau de fermeture du flux magnétique. Dans une telle disposition, les ferrites ménagent entre elles un espace dans lequel on vient placer un rotor bobiné. Quand du courant circule à travers certains bobinages, il s'établit un champ tournant qui permet de faire tourner le rotor par rapport au champ magnétique fixe produit par les ferrites du stator. In the prior art, it is known to constitute rotating machines such as electric motors, the inductor of which comprises a plurality of permanent magnets which are arranged on the bearing face of a carcass or of a ring for closing the magnetic flux. In such an arrangement, the ferrites provide between them a space in which a wound rotor is placed. When current flows through certain windings, a rotating field is established which allows the rotor to rotate relative to the fixed magnetic field produced by the ferrites of the stator.

Lors de la fabrication du moteur, les ferrites sont présentées à l'état neutre dans la carcasse et viennent en position géométrique prédéterminée grâce à des agrafes ou encore à des cales avant d'être notamment collées sur la surface correspondante de la carcasse. During the manufacture of the motor, the ferrites are presented in the neutral state in the carcass and come in a predetermined geometrical position by means of staples or even shims before being notably glued to the corresponding surface of the carcass.

En particulier, deux opérations délicates et entraînant des composants relativement coûteux sont nécessaires dans une telle configuration de machine tournante. In particular, two delicate operations involving relatively expensive components are necessary in such a rotating machine configuration.

La première opération consiste à caler chaque ferrite par rapport à une ligne neutre géométrique qui correspondra à d'autres éléments électriques de la machine. Pour réaliser ce calage, il faut disposer d'éléments mécaniques de référence, comme des butées, dont la précision du placement détermine largement la classe de fonctionnement du moteur électrique. The first operation consists of wedging each ferrite relative to a geometric neutral line which will correspond to other electrical elements of the machine. To achieve this setting, it is necessary to have mechanical reference elements, such as stops, the placement precision of which largely determines the operating class of the electric motor.

La deuxième opération consiste à fixer de façon permanente les ferrites dans la position de réglage. Pour réaliser la fixation, on a proposé de fixer les ferrites au moyen d'agrafes ou encore de les coller par une colle spéciale. The second operation consists in permanently fixing the ferrites in the adjustment position. To achieve the fixing, it has been proposed to fix the ferrites by means of staples or to glue them with a special glue.

Toutes ces opérations sont longues à mettre en oeuvre et exigent du matériel et des composants coûteux. De plus, elles entraînent un certain nombre d'inconvénients liés par exemple au fait que la colle ne permet pas d'obtenir un procédé de fabrication de machine tournante qui soit propre et sans défaut. All these operations are long to implement and require expensive equipment and components. In addition, they lead to a certain number of drawbacks linked for example to the fact that the adhesive does not make it possible to obtain a process for manufacturing a rotary machine which is clean and free from defects.

L'invention apporte remède à ces inconvénients de l'état de la technique en proposant un moteur électrique du genre comportant une carcasse portant des ferrites et présentant des premier et second côtés ouverts, lesdits côtés étant aptes à être fermés par des couvercles, qui est caractérisé en ce qu'il comporte un surmoulage qui ménage une pluralité d'étriers, destinés à venir appuyer sur au moins un côté d'une ferrite de façon à la placer dans une position géométrique définie et à la maintenir en fixation permanente sur la face correspondante de la carcasse. The invention provides a remedy to these drawbacks of the state of the art by proposing an electric motor of the kind comprising a carcass carrying ferrites and having first and second open sides, said sides being capable of being closed by covers, which is characterized in that it comprises an overmolding which provides a plurality of stirrups, intended to come to press on at least one side of a ferrite so as to place it in a defined geometrical position and to keep it in permanent fixing on the face corresponding to the carcass.

Selon un autre aspect de l'invention, chaque étrier est constitué par des bras souples. According to another aspect of the invention, each stirrup is constituted by flexible arms.

Selon un autre aspect de l'invention, l'extrémité libre de chaque bras souple comporte un ergot d'accrochage et de maintien des ferrites. According to another aspect of the invention, the free end of each flexible arm comprises a lug for hooking and holding the ferrites.

Selon un autre aspect de l'invention, l'autre extrémité des bras souples est connectée à une partie de liaison qui est solidaire d'un couvercle venant de matière avec le surmoulage. According to another aspect of the invention, the other end of the flexible arms is connected to a connecting part which is integral with a cover made integrally with the overmolding.

Selon un autre aspect de l'invention, chaque étrier présente une forme de "U". According to another aspect of the invention, each stirrup has a "U" shape.

Selon un autre aspect de l'invention, le couvercle comporte un alésage destiné à servir de cage à un rotulage par l'extérieur du rotor du moteur électrique, un capuchon étant disposé avec des bras élastiques d'appui sur la surface de la rotule de façon à la presser contre la surface intérieure de la cage et le capuchon étant solidarisé au couvercle. According to another aspect of the invention, the cover has a bore intended to serve as a cage for swiveling from the outside of the rotor of the electric motor, a cap being disposed with elastic support arms on the surface of the ball joint. so as to press it against the inner surface of the cage and the cap being secured to the cover.

Selon un autre aspect de l'invention, le couvercle présente des rebords respectivement intérieurs et extérieurs destinés à maintenir le couvercle sur un bord circonférentiel de la carcasse, au moins un rebord intérieur servant de butée à au moins une ferrite maintenue par l'étrier. According to another aspect of the invention, the cover has respectively internal and external edges intended to hold the cover on a circumferential edge of the carcass, at least one internal edge serving as a stop for at least one ferrite held by the stirrup.

Selon un autre aspect de l'invention, au moins une zone des rebords intérieurs est connectée à au moins une zone des rebords extérieurs par une partie de liaison qui traverse des perçages à travers la carcasse. According to another aspect of the invention, at least one area of the inner edges is connected to at least one area of the outer edges by a connecting part which passes through bores through the carcass.

Selon un autre aspect de l'invention, la partie de liaison des bras souples de chaque étrier est connectée par l'intermédiaire de perçages à au moins un rebord extérieur. According to another aspect of the invention, the connecting part of the flexible arms of each stirrup is connected via bores to at least one outer rim.

D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus nettement à l'aide de la description et des dessins annexés qui sont
- la figure 1 : une vue en coupe de face d'une partie d'un moteur électrique selon l'invention
- les figures 2 et 3 : des vues en coupe dans deux zones différentes de la carcasse de la figure 1
- la figure 4 : une vue extérieure d'une partie d'une machine tournante selon l'invention.Other advantages and characteristics of the present invention will become more clearly apparent from the description and the appended drawings which are
- Figure 1: a front sectional view of part of an electric motor according to the invention
- Figures 2 and 3: sectional views in two different areas of the carcass of Figure 1
- Figure 4: an external view of part of a rotary machine according to the invention.

A la figure 1, on a représenté une vue en coupe d'une carcasse équipée selon l'invention. In Figure 1, there is shown a sectional view of a carcass equipped according to the invention.

La carcasse 1 est principalement constituée par un anneau cylindrique 1 en matériau métallique qui permet de reboucler les lignes de flux de fuite des ferrites, une fois celles- ci installées et magnétisées dans le stator de l'appareil. The carcass 1 is mainly constituted by a cylindrical ring 1 of metallic material which makes it possible to loop the leakage lines of the ferrites, once these have been installed and magnetized in the stator of the device.

La carcasse 1 présente donc deux côtés ouverts dont un premier côté ouvert, à droite au dessin de la figure 1, reste libre avant l'installation du rotor de l'invention. The carcass 1 therefore has two open sides, a first open side, on the right in the drawing of FIG. 1, remains free before the installation of the rotor of the invention.

Un second côté ouvert, à gauche du dessin de la figure 1, est fermé par un couvercle 2 réalisé en un matériau plastique surmoulé. Le couvercle 2 comporte principalement un logement 3 centré sur l'axe de la machine destiné à servir de cage à une rotule extérieure (représentée en tirets 30) du rotor du moteur électrique. Un capuchon (non représenté) est disposé avec des bras élastiques d'appui sur la surface de la rotule 30 de façon à la presser contre la surface intérieure de la cage 3, le capuchon étant solidarisé au couvercle 2. A second open side, to the left of the drawing in FIG. 1, is closed by a cover 2 made of a molded plastic material. The cover 2 mainly comprises a housing 3 centered on the axis of the machine intended to serve as a cage for an external ball joint (represented in dashes 30) of the rotor of the electric motor. A cap (not shown) is arranged with elastic support arms on the surface of the ball 30 so as to press it against the interior surface of the cage 3, the cap being secured to the cover 2.

Le couvercle surmoulé 2 est prolongé par des rebords 12, 13 à la partie supérieure et 15 et 14 à la partie inférieure vue en coupe, et qui sont localement allongés en forme de bras comme le bras 14 de façon à produire un moyen de fixation du moteur qui n'est pas concerné ici dans l'invention. The overmolded cover 2 is extended by flanges 12, 13 at the upper part and 15 and 14 at the lower part seen in section, and which are locally elongated in the form of arms like the arm 14 so as to produce a means of fixing the motor which is not concerned here in the invention.

Les rebords peuvent être constitués par des surfaces cylindriques entourant complètement la carcasse cylindrique 1, ou encore par des parties de surfaces cylindriques de façon à entourer des zones prédéterminées de celle- ci.The flanges may be formed by cylindrical surfaces completely surrounding the cylindrical carcass 1, or alternatively by portions of cylindrical surfaces so as to surround predetermined zones thereof.

De cette façon, par le surmoulage ainsi que par des étriers qu'on décrira plus loin, le couvercle surmoulé est complètement solidaire de la carcasse métallique 1. In this way, by overmolding as well as by stirrups which will be described later, the overmolded cover is completely secured to the metal carcass 1.

Par ailleurs, l'intérieur du couvercle 2 est prolongé par deux étriers latéraux, comme l'étrier 4 visible à la figure 1. Un tel étrier 4 est disposé le long d'une génératrice du corps cylindrique de la carcasse 1 et sur la surface intérieure de ladite carcasse. Il affecte une forme en "U", constituée par un premier bras 5, supérieur au dessin, et un second bras 6, inférieur au dessin, de part et d'autre du plan médian de la figure. Furthermore, the interior of the cover 2 is extended by two lateral stirrups, like the stirrup 4 visible in FIG. 1. Such a stirrup 4 is disposed along a generatrix of the cylindrical body of the carcass 1 and on the surface interior of said carcass. It has a "U" shape, consisting of a first arm 5, greater than the drawing, and a second arm 6, lower than the drawing, on either side of the median plane of the figure.

Les bras sont reliés par une extrémité à une partie 11 qui vient de matière avec le couvercle 2 proprement dit. The arms are connected at one end to a part 11 which comes in one piece with the cover 2 proper.

L'extrémité libre de chacun des bras 5 et 6 est dotée d'un ergot 7, 8 qui est destiné à venir s'engager sur un côté de la ferrite ainsi qu'on le verra ultérieurement. The free end of each of the arms 5 and 6 is provided with a lug 7, 8 which is intended to come to engage on one side of the ferrite as will be seen later.

Le matériau du surmoulage est choisi parmi les matériaux plastiques, de façon à produire des bras 5 et 6 de chaque étrier 4 qui soient suffisamment flexibles pour le montage des ferrites. The overmolding material is chosen from plastic materials, so as to produce arms 5 and 6 of each stirrup 4 which are sufficiently flexible for mounting the ferrites.

Lors de l'exécution du surmoulage, on réalise le couvercle 2 muni de ses étriers 4 ainsi que les rebords 12 - 15 qui servent à le solidariser à la carcasse, ainsi que la cage du palier 30. When the overmolding is carried out, the cover 2 is provided with its stirrups 4 as well as the flanges 12 - 15 which serve to secure it to the carcass, as well as the bearing cage 30.

Entre le rebord intérieur 12, 15 et l'ergot respectivement 7 ou 8, on vient ensuite placer des ferrites 9 et 10 dans les zones représentées en tirets à la figure 1. A cet effet, on introduit la ferrite 9 le long de la surface intérieure de la carcasse 1 par le second côté ouvert à droite à la figure 1. Quand le bord gauche de la ferrite rencontre l'ergot, la flexibilité du bras 5 permet d'effacer l'ergot 7 et le bord gauche de la ferrite glisse de façon à venir en butée sur le rebord 12. Le bras flexible 5 revient alors en position normale et presse fortement la ferrite contre la surface intérieure de la carcasse 1. L'ergot 7 remonte et vient emprisonner le bord droit de la ferrite. Celle- ci est donc maintenue et placée avec précision sur la surface intérieure de la carcasse, et entre le rebord 12 et l'ergot 7 ainsi que le long du bras 5. Between the inner rim 12, 15 and the lug 7 or 8 respectively, we then place ferrites 9 and 10 in the areas shown in dashes in Figure 1. To this end, we introduce the ferrite 9 along the surface inside of the carcass 1 by the second side open to the right in FIG. 1. When the left edge of the ferrite meets the lug, the flexibility of the arm 5 makes it possible to erase the lug 7 and the left edge of the ferrite slides so as to abut on the rim 12. The flexible arm 5 then returns to the normal position and strongly presses the ferrite against the interior surface of the carcass 1. The lug 7 rises and traps the right edge of the ferrite. The latter is therefore maintained and placed with precision on the internal surface of the carcass, and between the rim 12 and the lug 7 as well as along the arm 5.

La ferrite 10 est installée de même en glissant le long de l'ergot 8 sur le bras souple 6. The ferrite 10 is also installed by sliding along the lug 8 on the flexible arm 6.

Les ferrites sont ensuite magnétisées, et on introduit le rotor bobiné par le second côté ouvert, à droite au dessin. The ferrites are then magnetized, and the rotor wound through the second open side is introduced, on the right in the drawing.

On monte par la gauche la rotule 30 et on ferme le palier par un capuchon élastique, notamment constitué par les bras radiaux élastiques, montés sur un anneau passé par dessus l'arbre de rotation et dont les extrémités sont solidarisées au couvercle 2. Le capuchon élastique appuie de façon élastique sur la rotule 30 en la maintenant contre la cage de son logement dans le couvercle 2.The ball joint 30 is mounted from the left and the bearing is closed by an elastic cap, in particular constituted by the elastic radial arms, mounted on a ring passed over the rotation shaft and the ends of which are secured to the cover 2. The cap elastic resiliently presses on the ball 30 while holding it against the cage of its housing in the cover 2.

A la figure 2, on a représenté une vue de droite de la figure 1. In FIG. 2, a right view of FIG. 1 is shown.

Les étriers 4 et 20, sont disposés de part et d'autre à gauche et à droite respectivement du plan vertical à la figure 2. Les ferrites 9 et 10 ont été représentées à nouveau en tirets. Le rôle des étriers élastiques 4 et 20 est de presser grâce à leurs bras élastiques, visibles à la figure 1, chaque ferrite sur la circonférence intérieure de la carcasse 1 métallique. Le surmoulage des bords respectivement intérieurs 12, 15 et extérieurs 13, 14 permet de ménager un espace libre mais qui est fermé par le couvercle 2 proprement dit. Le couvercle 2 présente un alésage 3 qui permet le passage d'une part de l'arbre du rotor et d'autre part la disposition d'une rotule extérieure (représentée en tirets 30 à la figure 1). De cette façon, on a réalisé une pièce unitaire qui sert à la fois de fermeture de la carcasse, de rotule ou de rotulage du moteur ainsi qu'au positionnement et à la fixation des ferrites. The stirrups 4 and 20 are arranged on either side to the left and to the right respectively of the vertical plane in FIG. 2. The ferrites 9 and 10 have been shown again in dashed lines. The role of the elastic stirrups 4 and 20 is to press, thanks to their elastic arms, visible in FIG. 1, each ferrite on the inner circumference of the metal carcass 1. The overmolding of the interior edges 12, 15 and exterior 13, 14 respectively makes it possible to provide a free space which is closed by the cover 2 proper. The cover 2 has a bore 3 which allows passage on the one hand of the rotor shaft and on the other hand the arrangement of an external ball joint (shown in dashes 30 in FIG. 1). In this way, a unitary part has been produced which is used both for closing the carcass, for a ball joint or for swiveling the motor as well as for positioning and fixing the ferrites.

A la figure 3, on a représenté une vue en coupe selon C à la figure 1 près du couvercle 2 proprement dit. On remarque que la carcasse métallique 1 est percée de trous 21, 22, 23 et 24 à l'intérieur desquels passe la matière plastique du surmoulage. De cette façon, on réalise un parfait ancrage du surmoulage sur la carcasse. On réalise de plus une liaison qui permet d'augmenter la résistance des rebords 13, 12 d'une part et des rebords 15, 14 d'autre part. De même, des trous, respectivement 25 pour l'étrier 20 et 26 pour l'étrier 4, sont prévus de façon à donner une bonne tenue mécanique à chacun des étriers 4, 20. Dans la vue de la figure 3, les étriers 4 et 20 sont vus par la partie de liaison des deux bras souples de chaque étrier. In Figure 3, there is shown a sectional view along C in Figure 1 near the cover 2 itself. It is noted that the metal carcass 1 is pierced with holes 21, 22, 23 and 24 inside which the plastic material of the overmolding passes. In this way, a perfect anchoring of the overmolding on the carcass is achieved. A connection is also made which makes it possible to increase the resistance of the flanges 13, 12 on the one hand and of the flanges 15, 14 on the other hand. Likewise, holes, respectively 25 for the stirrup 20 and 26 for the stirrup 4, are provided so as to give good mechanical strength to each of the stirrups 4, 20. In the view of FIG. 3, the stirrups 4 and 20 are seen through the connecting part of the two flexible arms of each stirrup.

A la figure 4, on a représenté une vue extérieure de la carcasse équipée selon l'invention, dans laquelle les rebords respectivement 13 et 14 sont visibles d'une part ainsi que l'alésage 3 qui permet le rotulage du moteur. On a par ailleurs présenté la zone hachurée 28 dans laquelle se situe les étriers. In Figure 4, there is shown an external view of the carcass equipped according to the invention, in which the flanges 13 and 14 respectively are visible on the one hand as well as the bore 3 which allows the swiveling of the motor. We have also presented the hatched area 28 in which the stirrups are located.

Cette disposition des étriers permet donc un montage facile des ferrites qui sont ultérieurement aimantées. Puis, on réalise le montage du rotor et la pose des rotules extérieures à travers le rotulage 3. This arrangement of the stirrups therefore allows easy mounting of the ferrites which are subsequently magnetized. Then, the rotor is mounted and the outer ball joints are placed through the swivel 3.

Le second côté ouvert à droite à la figure 1 est ensuite fermé par son propre couvercle, qui comporte notamment une plaquette porte- charbons avec un connecteur électrique de liaison électrique à une source de tension continue et/ ou à un contrôleur, ainsi qu'un palier guidant la rotation du bout correspondant de l'arbre moteur. The second side, open on the right in FIG. 1, is then closed by its own cover, which notably includes a carbon holder plate with an electrical connector for electrical connection to a DC voltage source and / or to a controller, as well as a bearing guiding the rotation of the corresponding end of the motor shaft.

La présente invention ne se limite pas au seul mode de réalisation décrit mais est définie dans les revendications annexées. En particulier, un plus grand nombre d'étriers peut être disposé, notamment si plus de deux ferrites sont contenues dans la carcasse. The present invention is not limited to the single embodiment described but is defined in the appended claims. In particular, a larger number of stirrups can be arranged, in particular if more than two ferrites are contained in the carcass.

Claims

1 - Electric motor of the kind comprising a carcass carrying ferrites and having first and second open sides, said sides being capable of being closed by covers, characterized in that it comprises an overmolding which provides a plurality of stirrups (4 , 20), intended to come to press on at least one side of a ferrite (9, 10) so as to place it in a defined geometrical position and to keep it in permanent fixing on the corresponding face of the carcass (1).

2 - Electric motor according to claim 1, characterized in that each stirrup (4, 20) is constituted by flexible arms (5, 6).

3 - Electric motor according to claim 2, characterized in that the free end of each flexible arm (5, 6) comprises a lug (7, 8) for hooking and holding the ferrites (9, 10).

4 - Electric motor according to one of claims 2 or 3, characterized in that the other end of the flexible arms (5, 6) is connected to a connecting part (11) which is integral with a cover (2) coming from material with overmolding.

5 - Electric motor according to one of claims 2 to 4, characterized in that each stirrup has a shape of "U".

6 - Electric motor according to claims 1 or 4, characterized in that the cover (2) has a bore (3) intended to serve as a cage for swiveling (30) from outside the rotor of the electric motor, a cap being arranged with elastic support arms on the surface of the ball joint (30) so as to press it against the internal surface of the cage (3) and the cap being secured to the cover (2).

7 - Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the cover has respectively internal (12, 15) and external (13, 14) flanges intended to hold the cover on a circumferential edge of the carcass (1) , at least one inner rim (12, 15) serving as a stop for at least one ferrite (9, 10) held by the stirrup (4, 20).

8 - Electric motor according to claim 7, characterized in that at least one area of the inner edges (12, 15) is connected to at least one area of the outer edges (13, 14) by a connecting part which passes through bores ( 21-24) through the carcass (1).

9 - Electric motor according to claim 2, characterized in that the connecting part (11) of the flexible arms (5, 6) of each stirrup (4, 20) is connected by means of bores (25, 26) to at least one outer rim (13, 14).