FR2764747A1

FR2764747A1 - Brush-carrier cooling arrangement for automobile fan motor

Info

Publication number: FR2764747A1
Application number: FR9707420A
Authority: FR
Inventors: Franck Barrere
Original assignee: Valeo Systemes dEssuyage SAS
Current assignee: Valeo Systemes dEssuyage SAS
Priority date: 1997-06-16
Filing date: 1997-06-16
Publication date: 1998-12-18
Anticipated expiration: 2017-06-16
Also published as: FR2764747B1

Abstract

The armature (12) shaft (14), supported by the motor casing (2) face (4) and by a rear base-plate (8), carries the fan (39), whose air-flow passes over the motor. A metal support plate (30) between casing and base-plate carries an epoxy plate (20) with the brush-gear (22) on one side (26) and fan speed control circuitry on the other (28). A power transistor (42) on the epoxy plate abuts the metal support, from which, in this area, cooling fins (44) project into the air-flow. Elsewhere, a scoop (32) on the base-plate diverts air into the motor in two streams (34,36). One (34) is behind the epoxy plate, exiting by base-plate vents (35). The other (36), circulating through the armature core (16) and windings (18), leaves through the vented (38) casing.

Description

L'invention concerne les moteurs électriques et notamment les motoventilateurs pour véhicule automobile. The invention relates to electric motors and in particular motor fans for motor vehicles.

On connaît d'après le document EP-0 569 738-A1, dans le mode de réalisation de la figure 6, un motoventilateur pour véhicule automobile comportant un carter, une platine porte-balais et un induit. Le carter du moteur définit un circuit d'air agencé de sorte que, lorsque le motoventilateur est en fonctionnement, une partie du flux d'air mis en mouvement par l'hélice est captée par une écope du carter, puis guidée dans le carter à travers l'induit pour refroidir ce dernier, et enfin évacué à l'extérieur du carter. De plus, le carter présente un flasque d'extrémité axiale, adjacent à la platine porte-balais et comportant des ailettes s'étendant à l'extérieur du carter en vue d'être refroidies par le flux d'air de l'hélice. Par conséquent, le compartiment du carter délimité par ce flasque et la platine est refroidi par conduction à la fois par la platine (refroidie par le flux d'air intérieur traversant l'induit), et par le flasque refroidi par le flux extérieur. Toutefois, dans certaines circonstances, le refroidissement de ce compartiment est insuffisant de sorte que la platine atteint une température trop élevée. Document EP-0 569 738-A1 discloses, in the embodiment of FIG. 6, a motor-driven fan for a motor vehicle comprising a casing, a brush-holding plate and an armature. The engine housing defines an air circuit arranged so that, when the fan is in operation, part of the air flow set in motion by the propeller is captured by a housing scoop, then guided in the housing to through the armature to cool the latter, and finally evacuated outside the casing. In addition, the housing has an axial end flange, adjacent to the brush holder plate and having fins extending outside the housing in order to be cooled by the air flow of the propeller. Consequently, the casing compartment delimited by this flange and the plate is cooled by conduction both by the plate (cooled by the internal air flow passing through the armature), and by the flange cooled by the external flow. However, in certain circumstances, the cooling of this compartment is insufficient so that the plate reaches a too high temperature.

Un but de l'invention est de fournir un moteur dans lequel le refroidissement de la platine est amélioré, notamment du côté opposé à l'induit, et dans lequel le refroidissement du moteur dans son ensemble est amélioré. An object of the invention is to provide an engine in which the cooling of the plate is improved, in particular on the side opposite the armature, and in which the cooling of the engine as a whole is improved.

En vue de la réalisation de ce but, on prévoit selon l'invention un moteur électrique, notamment un motoventilateur pour véhicule automobile, comportant un carter, un induit comprenant un enroulement, une platine porte-balais s'étendant perpendiculairement à un axe de l'induit et des moyens de guidage de flux adaptés à guider un flux d'air à l'intérieur du carter lorsque le moteur est en fonctionnement, dans lequel les moyens de guidage de flux sont adaptés à guider le flux d'air d'un côté de la platine opposé à l'enroulement d'induit. With a view to achieving this aim, an electric motor is provided according to the invention, in particular a motorized fan for a motor vehicle, comprising a casing, an armature comprising a winding, a brush-holding plate extending perpendicularly to an axis of the armature and flow guide means adapted to guide an air flow inside the casing when the engine is running, in which the flow guide means are adapted to guide the air flow of a side of the plate opposite the armature winding.

Ainsi, la platine est adaptée à être refroidie directement par convexion d'air forcé du côté opposé à l'induit. On améliore donc le refroidissement de la face associée de la platine, ce qui est particulièrement avantageux lorsque cette face porte des composants. Thus, the plate is adapted to be cooled directly by convection of forced air on the side opposite the armature. The cooling of the associated face of the plate is therefore improved, which is particularly advantageous when this face carries components.

Avantageusement, le carter présente une paroi d'extrémité axiale adjacente à la platine porte-balais et présentant des orifices de sortie du flux d'air. Advantageously, the casing has an axial end wall adjacent to the brush holder plate and having outlets for the flow of air.

Ainsi, le flux d'air captant la chaleur de la platine est immédiatement évacué à l'extérieur du carter sans communiquer cette chaleur à d'autres parties du moteur. Thus, the air flow capturing the heat of the plate is immediately evacuated outside the casing without communicating this heat to other parts of the engine.

Avantageusement, le flux d'air guidé dudit côté de la platine étant un premier flux d'air, les moyens de guidage de flux sont adaptés à guider un deuxième flux d'air en contact avec le bobinage d'induit. Advantageously, the air flow guided on said side of the plate being a first air flow, the flow guiding means are adapted to guide a second air flow in contact with the armature winding.

Avantageusement, les moyens de guidage comprennent une écope s'étendant à l'extérieur du moteur en regard de deux ouvertures du carter associées respectivement aux premier et deuxième flux de façon à guider l'air en direction des deux ouvertures. Advantageously, the guide means comprise a scoop extending outside the engine opposite two openings of the casing associated respectively with the first and second flows so as to guide the air in the direction of the two openings.

Ainsi, cette configuration assure la division du flux d'air primaire capté par l'écope en deux flux d'air secondaires parallèles constituant respectivement les premier et deuxième flux. La disposition des deux flux en parallèle et non pas en série assure un bon refroidissement du moteur par chaque flux indépendamment l'un de l'autre. Thus, this configuration ensures the division of the primary air flow captured by the scoop into two parallel secondary air flows constituting the first and second flows respectively. The arrangement of the two streams in parallel and not in series ensures good cooling of the motor by each stream independently of one another.

Avantageusement, le carter présente une paroi d'extrémité axiale adjacente au bobinage d'induit présentant des orifices de sortie du deuxième flux d'air. Advantageously, the casing has an axial end wall adjacent to the armature winding having outlet orifices for the second air flow.

Ainsi, par une évacuation immédiate du flux d'air réchauffé par l'induit, on évite que ce flux ne réchauffe d'autres parties du moteur. Thus, by an immediate evacuation of the air flow heated by the armature, this flow is prevented from heating other parts of the engine.

Avantageusement, la platine porte-balais comporte des moyens de régulation automatique de la vitesse du moteur. Advantageously, the brush holder plate includes means for automatically regulating the speed of the motor.

Avantageusement, la platine porte-balais porte au moins un composant électronique tel qu'une diode ou un transistor. Advantageously, the brush holder plate carries at least one electronic component such as a diode or a transistor.

Avantageusement, la platine porte-balais comprend un circuit imprimé. Advantageously, the brush holder plate includes a printed circuit.

Avantageusement, la platine porte-balais est en verre époxy. Advantageously, the brush holder plate is made of epoxy glass.

Ainsi, le verre époxy ayant une faible conductivité thermique, on limite les transferts de chaleur par conduction d'une face à l'autre de la platine, notamment depuis la face en regard du bobinage d'induit jusqu'à l'autre face. Thus, since the epoxy glass has a low thermal conductivity, heat transfers by conduction from one face to the other of the plate are limited, in particular from the opposite face of the armature winding to the other face.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description qui va suivre d'un mode préféré de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif. Aux dessins annexés - la figure 1 est une vue partielle en coupe axiale d'un motoventilateur selon l'invention ; et - les figures 2 et 3 sont des vues en perspective montrant les faces d'extrémités axiales du motoventilateur de la figure 1. Other characteristics and advantages of the invention will become apparent in the description which follows of a preferred embodiment given by way of nonlimiting example. In the accompanying drawings - Figure 1 is a partial view in axial section of a fan according to the invention; and - Figures 2 and 3 are perspective views showing the axial end faces of the fan in Figure 1.

En référence aux figures, le motoventilateur pour véhicule automobile selon l'invention comporte dans le présent mode de réalisation un carter constitué par une carcasse 2 ayant un fond 4 généralement plat et une paroi périphérique cylindrique 6, et un flasque 8 d'extrémité axiale. Le motoventilateur comporte des ferrites 10 ou aimants permanents fixés intérieurement à la paroi périphérique 6, et un induit 12 comprenant un arbre 14, un paquet de tôles 16 et un enroulement 18 constituant un bobinage d'induit sur le paquet de tôles. Le motoventilateur comporte une platine porte-balais 20 portant des balais 22 en contact avec un collecteur 24 fixé à l'arbre 14. La platine a une forme générale circulaire plane et est disposée dans un plan perpendiculaire à un axe de l'arbre 14. Les balais 22 sont fixés à une face 26 de la platine 20 orientée vers l'enroulement d'induit 18. Sur l'autre face 28 de la platine, orientée en direction du flasque 8, la platine porte des composants électroniques à semi-conducteur tels que des transistors et des diodes qui généralement ne supportent pas une température supérieure à 1500C. Ces composants sont agencés en un schéma électrique de montage connu en soi pour permettre au moteur de contrôler automatiquement sa vitesse de rotation en fonction d'une ou plusieurs valeurs de consigne. En particulier, le moteur peut lui-même modifier sa vitesse de rotation en fonction de la valeur de consigne. La platine 20 est en verre époxy. Un circuit imprimé connectant les composants est réalisé à même la platine 20. With reference to the figures, the motor-driven fan for a motor vehicle according to the invention comprises, in the present embodiment, a casing constituted by a carcass 2 having a generally flat bottom 4 and a cylindrical peripheral wall 6, and a flange 8 of axial end. The fan motor comprises ferrites 10 or permanent magnets fixed internally to the peripheral wall 6, and an armature 12 comprising a shaft 14, a pack of sheets 16 and a winding 18 constituting an armature winding on the pack of sheets. The fan motor includes a brush holder plate 20 carrying brushes 22 in contact with a manifold 24 fixed to the shaft 14. The plate has a generally circular planar shape and is arranged in a plane perpendicular to an axis of the shaft 14. The brushes 22 are fixed to one face 26 of the plate 20 oriented towards the armature winding 18. On the other face 28 of the plate, oriented in the direction of the flange 8, the plate carries semiconductor electronic components such as transistors and diodes which generally do not support a temperature higher than 1500C. These components are arranged in an electrical circuit diagram known per se to allow the motor to automatically control its speed of rotation as a function of one or more set values. In particular, the motor can itself modify its rotation speed as a function of the set value. Plate 20 is made of epoxy glass. A printed circuit connecting the components is produced on the plate 20.

Le motoventilateur comporte un support de platine 30 en métal contre lequel la platine 20 vient en appui suivant les directions axiale et radiale à l'axe. Le support 30 est interposé axialement entre la paroi périphérique 6 et le flasque 8 en étant en contact avec ceux-ci. Le support a en plan essentiellement la forme d'un cadre circulaire périphérique, la plus grande portion centrale du support étant évidée. The fan motor comprises a plate support 30 made of metal against which the plate 20 comes to bear in the axial and radial directions to the axis. The support 30 is interposed axially between the peripheral wall 6 and the flange 8 while being in contact with the latter. The support has in plan essentially the shape of a peripheral circular frame, the largest central portion of the support being hollowed out.

Le motoventilateur est agencé de sorte que le flasque 8 s'étend à distance de la platine 20 et des composants qu'elle porte sur sa face 28 orientée vers le flasque, le flasque et la platine délimitant ainsi entre eux un espace. The fan motor is arranged so that the flange 8 extends away from the plate 20 and the components which it carries on its face 28 oriented towards the flange, the flange and the plate thus delimiting a space between them.

Le flasque 8 comporte une écope 32 ayant la forme d'un déflecteur, s'étendant à l'extérieur du carter radialement en saillie de la paroi périphérique 6. L'écope 32 s'étend en regard d'une ouverture 34 du carter débouchant dans l'espace défini entre la platine 20 et le flasque 8. Le flasque 8 présente une série d'orifices 35 disposés en un cercle centré sur l'axe du motoventilateur et mettant cet espace en communication avec l'extérieur du carter. The flange 8 comprises a scoop 32 having the shape of a deflector, extending outside the casing radially projecting from the peripheral wall 6. The scoop 32 extends opposite an opening 34 of the opening casing in the space defined between the plate 20 and the flange 8. The flange 8 has a series of orifices 35 arranged in a circle centered on the axis of the fan and putting this space in communication with the outside of the casing.

Le carter présente une deuxième ouverture 36 s'étendant en regard de l'écope 32 et communiquant avec un deuxième espace intérieur délimité par la platine 20 et la carcasse 2. Le fond 4 de la carcasse présente lui aussi une série d'orifices 38 disposés en un cercle autour de l'axe et mettant ce deuxième espace en communication avec l'extérieur du carter. The casing has a second opening 36 extending opposite the scoop 32 and communicating with a second interior space delimited by the plate 20 and the carcass 2. The bottom 4 of the carcass also has a series of orifices 38 arranged in a circle around the axis and putting this second space in communication with the outside of the casing.

Le motoventilateur comporte une hélice 39 fixée à une extrémité de l'arbre 12 opposée au flasque 8 et s'étendant à l'extérieur du carter. L'hélice est adaptée à mettre l'air extérieur au carter en mouvement suivant une direction parallèle à l'axe, en direction du flasque 8. The fan motor has a propeller 39 fixed to one end of the shaft 12 opposite the flange 8 and extending outside the casing. The propeller is adapted to put the air outside the casing in motion in a direction parallel to the axis, in the direction of the flange 8.

Lorsque le motoventilateur est en fonctionnement, l'écope 32 dévie une portion du flux d'air propulsé par l'hélice 39 et l'oriente suivant une direction radiale vers les ouvertures 34 et 36 du carter. L'air entrant dans le carter par l'ouverture 34 constitue un premier flux d'air parcourant l'espace compris entre la platine 20 et le flasque 8, en étant guidé par ceux-ci généralement suivant un plan radial, puis ressortant via les orifices 35 à l'extérieur du carter. When the fan is in operation, the scoop 32 deflects a portion of the air flow propelled by the propeller 39 and directs it in a radial direction towards the openings 34 and 36 of the casing. The air entering the casing through the opening 34 constitutes a first air flow traversing the space between the plate 20 and the flange 8, being guided by these generally along a radial plane, then emerging via the orifices 35 on the outside of the casing.

L'air entrant dans le carter par l'ouverture 36 constitue un deuxième flux d'air parcourant l'espace entre la platine 20 et la carcasse 2, d'abord dans un plan radial, puis suivant une direction axiale en traversant des échancrures du paquet de tôles 16 voisines de l'arbre 12 et distantes de l'enroulement d'induit 18. Ce deuxième flux d'air est guidé par tous ces éléments. Ce deuxième flux ressort du carter par les orifices 38 du fond 4. The air entering the casing through the opening 36 constitutes a second air flow traversing the space between the plate 20 and the carcass 2, first in a radial plane, then in an axial direction through the notches of the packet of sheets 16 adjacent to the shaft 12 and distant from the armature winding 18. This second air flow is guided by all of these elements. This second flow comes out of the casing through the holes 38 in the bottom 4.

Ainsi, le flux d'air capté par l'écope unique 32 est divisé dès son entrée dans le carter en deux flux d'air parallèles ne se rejoignant pas. Le premier flux d'air assure le refroidissement par convexion d'air forcé de la face 28 de la platine dirigée vers le flasque et des composants portés par cette face. Ces composants, dont certains sont des composants de commande qui ne doivent pas être exposés à une grande quantité de chaleur, sont ainsi convenablement refroidis. Le deuxième flux d'air refroidit par convexion d'air forcé l'induit 12, la face 26 de la platine orientée vers celui-ci, et les composants qu'elle porte. Cette configuration améliore également le refroidissement général du moteur. Bien entendu, le carter refroidi par l'air extérieur assure lui-même un certain refroidissement du moteur par conduction.Thus, the air flow captured by the single scoop 32 is divided as soon as it enters the casing into two parallel air flows which do not meet. The first air flow provides cooling by forced air convection of the face 28 of the plate directed towards the flange and of the components carried by this face. These components, some of which are control components which must not be exposed to a large amount of heat, are thus suitably cooled. The second air flow cools by forced air convection of the armature 12, the face 26 of the plate oriented towards the latter, and the components which it carries. This configuration also improves the general cooling of the engine. Of course, the casing cooled by the outside air itself provides a certain cooling of the motor by conduction.

La platine 20 en verre époxy assure une isolation thermique entre l'espace comprenant l'induit 12 et l'espace délimité par la platine 20 et le flasque 8, le verre époxy étant mauvais conducteur de la chaleur. Pour améliorer encore cet effet, l'alésage pratiqué dans la platine 20 pour le logement du collecteur 24 est juste assez grand pour permettre le passage du collecteur. La platine forme ainsi écran thermique entre ces deux espaces. The plate 20 made of epoxy glass provides thermal insulation between the space comprising the armature 12 and the space delimited by the plate 20 and the flange 8, the epoxy glass being a poor conductor of heat. To further improve this effect, the bore in the plate 20 for housing the collector 24 is just large enough to allow the passage of the collector. The plate thus forms a thermal screen between these two spaces.

Le support de platine 30 est en métal. Il comporte un panneau plan 40 s'étendant perpendiculairement à l'axe depuis la périphérie du support vers le centre. Ce panneau est en contact surface contre surface avec un transistor 42 porté par la face 26 de la platine 20 orientée vers le bobinage d'induit 18, de façon à capter la chaleur dégagée par le transistor 42 lors de son fonctionnement. Le support 30 comporte au niveau du panneau 40 des ailettes 44 s'étendant radialement à l'extérieur du carter en saillie de la paroi périphérique 6. Ces ailettes constituent un radiateur s'étendant dans le flux d'air de l'hélice 39 et refroidi par celui-ci. The platinum support 30 is made of metal. It comprises a flat panel 40 extending perpendicular to the axis from the periphery of the support towards the center. This panel is in surface-to-surface contact with a transistor 42 carried by the face 26 of the plate 20 oriented towards the armature winding 18, so as to capture the heat released by the transistor 42 during its operation. The support 30 comprises, at the level of the panel 40, fins 44 extending radially outside the casing projecting from the peripheral wall 6. These fins constitute a radiator extending in the air flow of the propeller 39 and cooled by it.

Le flasque 8 comprend des oreilles 46, par exemple au nombre de trois, s'étendant radialement à l'extérieur du carter en saillie de la paroi périphérique 6 en vue de fixer le motoventilateur au véhicule. The flange 8 comprises ears 46, for example three in number, extending radially outside the casing projecting from the peripheral wall 6 in order to fix the fan motor to the vehicle.

Bien entendu, on pourra apporter à l'invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci. Of course, many modifications can be made to the invention without departing from the scope thereof.

Le moteur pourra comprendre plusieurs écopes. The engine may include several scoops.

On pourra prévoir sur le carter des ouvertures au niveau des oreilles, mettant l'intérieur du carter en communication avec l'extérieur, pour améliorer la circulation de l'air. We can provide on the housing openings at the ears, putting the inside of the housing in communication with the outside, to improve air circulation.

Claims

1. Electric motor, in particular motor-driven fan for a motor vehicle, comprising a casing, an armature (12) comprising a winding (18), a plate holder (20) extending perpendicularly to an axis of the armature and guide means for flow (32, 34, 36, 8, 20, 2, 35, 38) adapted to guide an air flow inside the casing when the engine is running, characterized in that the flow guiding means are adapted to guide the air flow on one side of the plate (20) opposite the armature winding (18).

2. Motor according to claim 1, characterized in that the casing has an axial end wall (8) adjacent to the brush holder plate (20) and having orifices (35) for the outlet of the air flow.

3. Motor according to claim 1 or 2, characterized in that the air flow guided on said side of the plate (20) being a first air flow, the flow guide means (32, 34, 36, 8 , 20, 2, 35, 38) are adapted to guide a second air flow in contact with the armature winding (18).

4. Engine according to claim 3, characterized in that the guide means comprise a scoop (32) extending outside the engine opposite two openings (34, 36) of the housing associated respectively with the first and second flow so as to guide the air towards the two openings.

5. Motor according to claim 3 or 4, characterized in that the casing has an axial end wall (4) adjacent to the armature winding (8) having outlet orifices (38) of the second air flow.

6. Motor according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the brush holder plate comprises means for automatically regulating the speed of the motor.

7. Motor according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the brush holder plate (20) carries at least one electronic component such as a diode or a transistor.

8. Motor according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the brush holder plate (20) comprises a printed circuit.

9. Motor according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the brush holder plate (20) is made of epoxy glass.