FR2794910A1 - Moteur electrique - Google Patents
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Abstract
Il comprend un stator généralement cylindrique et un rotor monté à rotation dans ledit stator entre deux paliers solidaires du stator. Suivant l'invention, le stator comporte une partie (27) en matière plastique électriquement isolante, formée d'une pièce par surmoulage, ladite partie comprenant 1) un premier moyen (27a) conformé pour supporter un des paliers (28) du rotor (2) et 2) un deuxième moyen (27b) conformé pour participer au support du moteur lui-même dans un appareil accueillant ledit moteur.
Description
La présente invention est relative à un moteur électrique du type
comprenant a) un stator généralement cylindrique et b) un rotor monté en rotation dans ledit
stator entre deux paliers solidaires du stator.
On a représenté à la figure 1 du dessin annexé un moteur de ce type bien connu, à alimentation en courant continu par exemple, comprenant un stator généralement référencé 1 et un rotor généralement référencé 2, monté
en rotation dans des paliers 3,4 solidaires du stator.
Le stator est constitué d'une carcasse métallique 51,52 généralement cylindrique sur la paroi intérieure de laquelle sont fixés au moins deux aimants permanent 61,62 par deux ou quatre agrafes telles que 71,72,73, 74 par exemple, et/ou par collage. Chaque aimant prend la forme d'une tuile incurvée comme la paroi de carcasse sur laquelle il est fixé, et les deux aimants sont placés en regard, à l'intérieur de la carcasse, dans l'espace annulaire séparant celle-ci de la surface externe du
rotor 2.
Celui-ci comprend classiquement un bobinage électrique 8 traversé par un arbre 9 supporté à ses extrémités par les paliers 3,4, eux-mêmes supportés par des flasques 10,11 respectivement, fixés chacun sur une des deux extrémités axiales du moteur. On trouve encore dans le moteur un ensemble de balais 13 propre à établir un contact électrique avec un collecteur 14 raccordé au bobinage 8 pour l'alimentation de celui-ci, comme il est
bien connu.
Les flasques 10,11 peuvent être réalisés par emboutissage, moulage, etc... puis assemblés à la carcasse 51,52, par sertissage ou autre moyen de fixation
bien connu.
La nécessité de prévoir sur la carcasse des formes ou découpes nécessaires au montage de ces flasques rend
plus délicate la fabrication de cette carcasse.
Pour supporter le moteur dans l'appareil qui le reçoit, par exemple un appareil de ventilation, chauffage, et/ou climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile, on utilise un disque annulaire tel que 15, percé de trous 161,162, etc... pour le passage de boulons ou de vis de fixation du moteur sur cet appareil, ce disque étant lui même fixé sur la carcasse 51,52, par sertissage, soudure, collage, etc... ou intégré à l'un
des flasques 10,11 de support des paliers.
Le moteur peut être ainsi fixé dans un logement moulé en matière plastique prévu dans l'appareil avec, éventuellement, interposition d'amortisseurs de vibrations. On conçoit que l'assemblage et le montage d'un moteur ainsi constitué fait appel à un nombre important de pièces et d'opérations d'assemblage qui grèvent évidemment les coûts de fabrication de l'appareil équipé de ce moteur. Ceci est particulièrement dommageable quand il s'agit d'un appareil de grande diffusion tel que celui cité ci-dessus, formant partie de l'équipement d'un véhicule automobile, qui doit être fabriqué à un coût
contenu pour rester accessible à une large clientèle.
La présente invention a donc pour but de réaliser un moteur électrique du type décrit en préambule de la
présente description, qui soit conçu de manière à réduire
son prix de revient de fabrication et de montage dans l'appareil qui l'accueille, en diminuant le nombre des
opérations d'assemblage et de montage du moteur.
La présente invention a aussi pour but de réaliser un tel moteur avec une précision de fabrication accrue favorisant l'amélioration des performances du moteur, avec un nombre moindre de pièces et en réduisant le nombre des sources de vibrations présentes dans le moteur. On atteint ces buts de l'invention, ainsi que
d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description
qui va suivre, avec un moteur électrique du type décrit
en préambule de la présente description, remarquable en
ce que le stator de ce moteur comporte une partie en matière plastique électriquement isolante, formée d'une pièce par surmoulage, ladite partie comprenant 1) un premier moyen conformé pour supporter un des paliers du rotor et 2) un deuxième moyen conformé pour participer au support du moteur lui-même dans un dispositif accueillant
ledit moteur.
Comme on le verra plus loin en détail, on forme ainsi, par une seule opération de surmoulage, une pièce qui remplit plusieurs fonctions assurées auparavant par plusieurs pièces différentes, ce qui permet d'abaisser le
prix de revient de fabrication du moteur.
Suivant d'autres caractéristiques du moteur selon l'invention, le premier moyen de support prend la forme
d'un flasque protégeant une extrémité axiale dudit rotor.
Le deuxième moyen de support prend la forme d'une collerette débordant radialement du stator et percée d'une distribution circulaire de trous pour le passage d'organes de fixation du moteur sur le dispositif d'accueil. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la
description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé
dans lequel: - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un moteur électrique de la technique antérieure, décrit en
préambule de la présente description,
- les figures 2 et 3 sont des vues en perspective et en coupe axiale respectivement, d'un mode de réalisation du stator du moteur suivant l'invention, - les figures 4 et 5 sont des vues perspectives de variantes de ce stator, - les figures 6 et 7 sont des vues perspectives, selon deux angles différents, d'une autre variante du stator d'un moteur suivant l'invention, et - la figure 8 est une vue perspective d'un boîtier complémentaire formant partie d'un moteur équipé du
stator des figures 6 et 7.
On se réfère aux figures 2 et 3 du dessin annexé o l'on a représenté une partie du stator d'un mode de réalisation du moteur suivant l'invention, les parties non représentées de ce moteur pouvant être conformes aux parties correspondantes du moteur représenté à la figure 1. C'est ainsi qu'on a représenté partiellement sur la figure 3 un flasque 11' correspondant généralement au flasque 11 du moteur de la figure 1, ce flasque supportant un des paliers du rotor du moteur et un ensemble de balais qui permet l'alimentation électrique
du rotor du moteur suivant l'invention.
Comme celui de la figure 1, le stator de la figure 2 comporte une carcasse métallique généralement cylindrique contre la face intérieure de laquelle sont fixés deux aimants permanents 261,262, disposés en regard l'un, de l'autre dans l'intervalle annulaire qui sépare le stator
du rotor du moteur.
Suivant la présente invention, le stator comporte en outre une partie 27 en une matière plastique isolante, formée d'une pièce par surmoulage sur la carcasse métallique 25. Pour faciliter l'accrochage de cette partie 27 sur cette carcasse 25, des trous 281,282, etc... (voir figure 3) peuvent être percés dans la carcasse pour être remplis par la matière de moulage lors
du surmoulage, comme représenté.
A titre d'exemple illustratif et non limitatif, la matière plastique pour former la partie 27 peut être constituée par un polyamide tel que PA6, PA66, un polyester tel que PBT (polytéréphtalate de butylène),
etc..., cette matière étant chargée de renforts fibreux.
La partie 27 du stator comporte plusieurs sous-
parties associées à des fonctionnalités différentes. C'est ainsi qu'elle comporte une sous-partie 27a qui prend la forme d'un flasque jouant le rôle du flasque 10 du moteur de la figure 1, et constituant donc un moyen conformé pour supporter aussi un des paliers 28 dans lequel passe l'arbre du rotor du moteur. Ce palier peut prendre la forme du palier 3 représenté à la figure 1 ou, avantageusement, de celui décrit dans la demande de brevet français n 97 04964 déposée le 22 avril 1997 par la demanderesse. Comme représenté à la figure 3, le palier comporte alors un organe élastique 29 d'amortissement des vibrations interposé entre le palier
et la sous-partie 27a. On remarquera que cette sous-
partie ou flasque 27a peut être munie de nervures de raidissement radiales telles que 301,302, etc... propres à renforcer la résistance mécanique de cette sous-partie 27a. Des ouvertures peuvent aussi être prévues dans cette sous-partie pour l'aération et le refroidissement du moteur.
La partie 27 du moteur comporte une autre sous-
partie 27b, par exemple en forme de collerette circulaire plate, placée dans un plan perpendiculaire à l'axe X du moteur pour jouer le rôle du disque 15 du moteur de la figure 1, c'est-à-dire participer au support et à la fixation du moteur dans un dispositif ou équipement qui l'accueille, tel la volute d'un ventilateur formant partie, par exemple, d'un groupe de chauffage, ventilation et/ou climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile, le moteur servant alors à faire tourner un ensemble d'ailettes pompant de l'air pour
créer un courant d'air.
Pour ce but, la collerette 27b est percée de trous 311,312,313, éventuellement entourés de rondelles amortisseuses de vibrations 321,322,323 respectivement,
des organes de fixation tels que boulons, vis, etc...
étant passés dans ces trous pour assurer la fixation du moteur dans l'appareil cité ci-dessus, à titre d'exemple
illustratif et non limitatif seulement.
Avantageusement, la collerette 27b est disposée au droit du centre de gravité g du moteur de façon à
favoriser son équilibre et faciliter son montage.
La collerette 27b peut être munie d'une distribution
circulaire d'ergots axiaux tels que 331,332, etc...
moulés d'une pièce avec la partie 27 et disposés de manière à passer dans des trous correspondants percés autour de la base du flasque 11', comme représenté à la figure 3, lors du montage du moteur. Le rotor étant passé dans la partie du stator représentée à cette figure, le flasque 11' est ainsi fixé sur la partie 27 par déformation des ergots 33i dans lesdits trous, au moyen
d'ultrasons par exemple.
En variante, comme représenté à la figure 2, une sous-partie 27c en forme de bague de la partie 27, accolée à la carcasse 25, peut être munie d'ergots radiaux 341,342, etc... pour permettre un montage à baïonnette du flasque 11', comme décrit dans le brevet français n 2 726 700 de la demanderesse. Un tel montage à baïonnette pourrait d'ailleurs être également obtenu avec des ergots axiaux tels que les ergots 33i et combinés, après montage, avec une déformation de ces
ergots comme expliqué ci-dessus.
Pour fabriquer le stator représenté aux figures 2 et 3, on fixe tout d'abord les aimants permanents 261,262 dans la carcasse 25 par l'un quelconque des moyens évoqués ci-dessus pour les aimants du moteur de la figure 1, on place ensuite l'ensemble ainsi constitué dans un moule et on surmoule la partie 27 sur cet ensemble, le
moule étant convenablement conformé à cet effet.
On conçoit que ce procédé de fabrication est particulièrement expéditif en ce qu'il offre une réduction du nombre de pièces à réaliser et une diminution du nombre des opérations de fabrication, donc
un abaissement du prix de revient de cette fabrication.
Le montage précis de la partie 27 et la disposition d'organes antivibrations au niveau du palier 28 et de la couronne 27b assurent en outre une amélioration de la
qualité du produit fabriqué.
On a représenté à la figure 4 une variante du stator de la figure 3, qui s'en distingue essentiellement par la structure de l'ensemble constituée par la carcasse métallique et les éléments qu'elle supporte. Dans cette variante, cet ensemble est conforme à celui décrit dans la demande de brevet français déposée le 17 novembre 1998 par la demanderesse et intitulée "Stator inducteur pour machine électrique tournante, notamment pour moteur
électrique".
Un tel ensemble est alors constitué par une ou plusieurs paires de pièces métalliques en forme de tuile 401,402, disposées en regard et constituant la carcasse métallique de l'ensemble, ces pièces étant noyées par surmoulage dans une poudre 41 de matière aimantée orientable à liant plastique, l'ensemble prenant une forme cylindrique sur laquelle la partie 27 est elle-même surmoulée comme décrit ci-dessus pour le mode de
réalisation des figures 2 et 3.
Les pièces métalliques peuvent elles-mêmes être obtenues par compression ou frittage d'une poudre de fer dans un moule. Comme décrit dans la demande de brevet français précitée, à laquelle on se reportera pour plus de détails, cette suite d'étapes de frittage et de moulage permet de fabriquer le moteur suivant l'invention en faisant des économies sur les temps d'assemblage et sur la matière utilisée pour fabriquer les pièces nécessaires, tout en améliorant la qualité des moteurs obtenus grâce à l'amélioration des précisions dimensionnelles que le moulage permet d'obtenir, précision qui permet, notamment, de supprimer des jeux
générateurs de vibrations.
On a représenté à la figure 5 une autre variante du stator du moteur suivant l'invention, qui se distingue par la forme du moyen prévu pour participer au support du moteur dans l'appareil qui l'accueille. La collerette 27b du mode de réalisation précédent est ici remplacée par des protubérances 421,422,.... cruciformes, par exemple, comme représenté au dessin, distribuées circulairement autour de la sous- partie 27c de la partie surmoulée 27, en lieu et place de la collerette 27c. Ces protubérances cruciformes sont susceptibles de recevoir, éventuellement par surmoulage, des amortisseurs en matériau élastique s'interposant au montage entre le moteur et l'appareil d'accueil, pour atténuer la transmission de vibrations de
l'un à l'autre.
On a représenté aux figures 6 et 7 du dessin annexé une autre variante du stator du moteur suivant l'invention comprenant, comme ceux des figures 2 à 5, une partie surmoulée formée d'une sous- partie 27a constituant un support de palier pour le rotor, une sous- partie 27c en forme de bague et un ensemble d'oreilles radiales 501,502, 503 jouant le rôle de la sous-partie 27b des modes de réalisation des figures 3 et 4, pour la fixation du stator sur le dispositif qui l'accueille, ou sur une
pièce d'interface avec ce dispositif.
A cette fin, les oreilles 501,502,et 503 portent des ergots 511,512,513 respectivement, agencés de manière à passer au montage dans des trous complémentaires dudit dispositif ou de ladite pièce d'interface, pour être fixés dans ces trous par bouterollage ou à l'aide de
rondelles à griffes (non représentées).
La vue perspective de la figure 7 fait apparaître la disposition interne de la partie 27 surmoulée. Celle-ci est surmoulée à la fois sur la carcasse métallique du stator, qui peut être constituée de deux demianneaux complémentaires (non représentés), et sur deux aimants permanents (non représentés). La figure 7 fait apparaître
l'un (52) des deux logements surmoulés sur ces aimants.
Sur la figure 7, apparaissent également des trous axiaux 531,532,.... 536 prévus dans la pièce surmoulée pour accueillir complémentairement des ergots axiaux 541,542,543.... 536 formés sur un flasque 55 représenté à la figure 8 et complémentaire du stator des figures 6 et 7, en vue de la fixation de ce flasque sur ce stator, par bouterollage par exemple. Ce flasque joue ainsi le rôle
du deuxième flasque 11' du moteur de la figure 3.
Sur la vue perspective de la figure 8, il apparaît que le flasque 55 comprend en outre divers équipements, notamment des cages à charbon 561,562, un boîtier 57 de connecteur pour l'alimentation électrique du moteur et un logement pour un module électronique 58 constitué d'une carte électronique 59 portant divers composants électronique 60,61,62 et 63. Un tel module peut avantageusement être intégré à un moteur constitué par le stator des figures 6 et 7, un rotor monté à rotation dans ce stator et le flasque 55 de la figure 8, pour permettre de faire varier la vitesse de rotation du moteur, par une
commande du type PWM par exemple.
On remarquera que le rotor du moteur est parfaitement protégé par l'enceinte formée par la réunion du stator et du flasque 55. A cet égard, on remarquera que le stator de la figure 6 comporte deux oreilles axiales 641,642 agencées de manière à venir couvrir les extrémités extérieures des cages à charbon 561,562.Les oreilles 641,642 assurent ainsi en outre une fonction de retenue des ressorts (non représentés) qui chargent
classiquement les charbons vers le stator.
Le flasque 55 peut être formé d'une pièce en matière plastique, cette pièce intégrant ainsi avantageusement
une pluralité d'organes fonctionnels du moteur.
En variante du mode de réalisation des figures 6 à 8, les cages à charbon, le boîtier de connecteur et le logement du module électronique lui-même pourraient être intégrés à la partie 27 surmoulée du stator plutôt qu'au flasque 55. Dans cette hypothèse, ce dernier conserverait alors seulement sa fonction de protection du rotor et de support du deuxième palier (non représenté) de celui-ci,
fixé dans une ouverture axiale 65 de ce boîtier.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que, dans le cas de l'utilisation d'aimants classiques (voir figures 2 et 3), la fixation de ces aimants dans la carcasse métallique peut être assurée par le surmoulage d'organes de fixation convenables, simultanés au surmoulage de la partie 27, pour remplacer ainsi avantageusement les agrafes 7i ou le collage évoqués en liaison avec la
description du mode de réalisation représenté à ces
figures. De même, l'amortisseur 29 du palier 28 (figure 3) peut être lui aussi formé par surmoulage de la partie 27, tout comme les amortisseurs éventuellement portés par les protubérances cruciformes du mode de réalisation de
la figure 5.
C'est ainsi encore que l'invention n'est pas limitée à un moteur équipé de l'un quelconque des modes de réalisation décrits des moyens incorporés à la partie 27 pour participer au support du moteur dans un dispositif accueillant ledit moteur. Ces moyens peuvent prendre de
nombreuses autres formes, au choix de l'homme de métier.
il Ils peuvent coopérer avec le dispositif d'accueil soit directement soit par l'intermédiaire d'une pièce d'interface pouvant prendre également une grande variété
de formes.
Claims (18)
1. Moteur électrique du type comprenant a) un stator (1) généralement cylindrique et b) un rotor (2) monté en rotation dans ledit stator entre deux paliers solidaires du stator, caractérisé en ce que ledit stator comporte une partie (27) en matière plastique électriquement isolante, formée d'une pièce par surmoulage, ladite partie comprenant 1) un premier moyen (27a) conformé pour supporter un des paliers (28) du rotor (2) et 2) un deuxième moyen (27b, 421,422) conformé pour participer au support du moteur lui-même dans un dispositif
accueillant ledit moteur.
2. Moteur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier moyen de support (27a) prend la forme d'un flasque protégeant une extrémité axiale dudit
rotor (2).
3. Moteur conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que des moyens amortisseurs de vibrations (29) sont interposés entre ledit palier (28) et ledit premier moyen
de support (27a).
4. Moteur conforme à l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit
deuxième moyen de support prend la forme d'une collerette (27b) débordant radialement du stator et percée d'une distribution circulaire de trous (31i) pour le passage
d'organes de fixation du moteur sur l'appareil d'accueil.
5. Moteur conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits trous (31i) sont munis d'amortisseurs
de vibrations (32i).
6. Moteur conforme à l'une quelconque des
revendications 4 et 5, caractérisé en ce que ladite
collerette (27b) est placée dans un plan passant par le
centre de gravité (g) du moteur.
7. Moteur conforme à l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un
deuxième flasque (11';55) de support d'un deuxième palier (4) de support du rotor est monté sur ladite partie surmoulée (27) par l'intermédiaire d'une distribution d'ergots (33i;54 ) solidaires de l'un et passant dans des trous correspondants percés dans l'autre, lesdits ergots (33i;54i) étant déformés après leur introduction dans les trous pour assurer la fixation dudit flasque (11',55) sur
ledit stator.
8. Moteur conforme à l'une quelconque des
revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un deuxième
flasque (11') de support d'un deuxième palier (4) de support du rotor est monté sur ladite partie surmoulée (27) par l'intermédiaire d'une distribution d'ergots (34i) solidaires de l'un et coopérant avec des boutonnières correspondantes formées dans l'autre pour
assurer une liaison du type "à baïonnette".
9. Moteur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ledit deuxième moyen de support comprend une
distribution de protubérances (42i).
10. Moteur conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que lesdites protubérances (42i) sont cruciformes.
11. Moteur conforme à la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que lesdites protubérances (42i) sont
garnies d'amortisseurs de vibrations.
12. Moteur conforme à l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite
partie (27) est surmoulée sur une carcasse métallique (25) généralement cylindrique sur la face intérieure de laquelle est fixée au moins une paire d'aimants
permanents (261,262).
13. Moteur conforme à la revendication 12, caractérisé en ce que les organes de fixation desdits aimants (261,262) sur ladite carcasse (51,52) sont constitués par des organes surmoulés formés d'une pièce
avec ladite partie (27).
14. Moteur conforme à l'une quelconque des
revendications 1 à 12, caractérisé en ce que ladite
partie surmoulée (27) est formée sur un ensemble cylindrique constitué par au moins une paire de pièces métalliques (401, 402) incurvées disposées en regard l'une de l'autre et noyées par surmoulage dans une poudre (41)
de matière aimantée orientable à liant plastique.
15. Moteur conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que ledit deuxième flasque (55) intègre au moins un élément du groupe formé par: un boîtier de connecteur électrique (57), des cages à charbon (561,562) pour l'alimentation électrique du moteur, un logement pour un module électronique (58) de réglage de la vitesse
de rotation du moteur.
16. Moteur conforme à la revendication 15, caractérisé en ce que ledit deuxième flasque (55) est formé d'une pièce venue de moulage par injection de
matière plastique.
17. Moteur conforme à l'une quelconque des
revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la partie
(27) surmoulée sur le stator intègre au moins un élément du groupe formé par: un boîtier de connecteur électrique, des cages à charbon pour l'alimentation électrique du rotor du moteur, un logement pour un module électronique de réglage de la vitesse de rotation du moteur.
18. Stator formant partie du moteur conforme à l'une
quelconque des revendications précédentes.
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