FR2816123A1 - Dispositif electromagnetique - Google Patents
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Abstract
Un dispositif électromagnétique comprend un boîtier extérieur (2), un arbre (4) monté de façon à pouvoir tourner sur le boîtier extérieur (2), et un corps principal de moteur (3) disposé à l'intérieur du boîtier extérieur, le corps principal de moteur ayant un stator et un rotor, le stator ayant des enroulements (70) construits chacun par enroulement d'un fil conducteur sur une bobine. Les enroulements (70) sont noyés dans un moulage extérieur (62), et des noyaux étant disposés pour couvrir le moulage extérieur, et le rotor étant fixé sur l'arbre, dans lequel le fil conducteur des enroulements est constitué par application en revêtement, sur un fil en cuivre, d'une couche isolante de l'électricité constituée d'une résine polyimide dénaturée, qui est un matériau imperméable aux composés sulfurés.
Description
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DISPOSITIF ELECTROMAGNETIQUE
DESCRIPTION
Cette demande est basée sur la demande n 2000-327224, enregistrée au Japon le 26 octobre 2000, dont le contenu est incorporé ici
à titre de référence.
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
1. Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif électromagnétique tel qu'un moteur pas-à-pas, une électrovanne ou analogue, utilisé dans une transmission à variation continue pour automobile, par
exemple.
2. Description de l'art concerné
La figure 3 est une vue extérieure d'un moteur pas-à-pas à aimant permanent, la figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3, la figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V de la figure 4, la figure 6 est une vue en coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 4, et la figure 7 est une vue en perspective partiellement éclatée du moteur
pas-à-pas de la figure 4.
Sur les figures, un moteur pas-à-pas 1 à aimant permanent (PM), immergé et utilisé dans une huile, comprend: un boîtier extérieur 2 réalisé en résine; un carter tubulaire 12 constitué de résine, relié au boîtier extérieur 2; un corps principal de moteur 3 disposé à l'intérieur du boîtier extérieur 2; un arbre 4 servant d'arbre mobile monté à rotation sur le corps principal de moteur 3; et un mécanisme de conversion 31 devant convertir la rotation de l'arbre 4 en un déplacement rectiligne. De plus, le boîtier extérieur 2 et le carter 12 constituent un couvercle. Le corps principal de moteur 3 comprend une paire de stators 5 fixés sur le carter extérieur 2, et un rotor 6 fixé sur l'arbre 4. Les stators 5 comportent: des enroulements 7 constitués chacun par enroulement d'un fil conducteur dans lequel une couche isolante de l'électricité est formée sur une surface d'un fil de cuivre; des bornes d'enroulement 8 sorties de l'enroulement 7; des bornes de connecteur 9 reliées aux bornes d'enroulement 8; et un connecteur externe 25 relié aux bornes de connecteur 9. Le rotor 6 comporte une douille 10 fixée à l'arbre 4 et un aimant permanent 11 cylindrique creux, magnétisé sur sa circonférence, ajusté sur, et fixé à, la
douille 10.
Le carter 12 est fixé sur le boîtier extérieur 2 par une pluralité d'écrans 12A s'étendant parallèlement à l'arbre 4. Une ouverture d'ajustement circulaire 2a est formée dans le boîtier extérieur 2, et une partie d'ajustement 12a, prévue pour insérer à l'intérieur de celle-ci l'ouverture d'ajustement 2a, est formée sur le carter 12. Tel que représenté sur la figure 5, trois saillies de positionnement 12b, qui font saillie radialement et viennent en contact avec une surface circonférentielle intérieure de l'ouverture d'ajustement 2a, sont formées sur une surface circonférentielle extérieure de la partie d'ajustement 12a. En outre, une gorge annulaire 12c est formée dans une surface de liaison du carter 12 à l'endroit o le carter 12 est relié au boîtier
extérieur 2.
Une ouverture de communication de carter 12d assurant la communication entre des parties intérieures et extérieures du carter 12 est disposée dans une partie de surface latérale du carter 12. Un filtre 13, devant capter les contaminants contenus dans l'huile, est disposé dans l'ouverture de communication de carter 12d. L'arbre 4 est monté à rotation par un palier de boîtier 14 et un palier de carter 15. Le palier de carter 15 qui est fixé à l'intérieur du carter 12 est du type à étanchéité par
élément en caoutchouc.
Une tige 16, soumise à un mouvement dans un sens et dans l'autre en direction axiale de l'arbre 4 sous l'effet de la rotation de l'arbre 4, est disposée à la partie de bout du carter 12. Une partie d'extrémité de base de la tige 16 est insérée à l'intérieur du carter 12 et une partie de bout de la tige 16 fait saillie de la partie de bout du carter 12. Une ouverture de communication de tige 16a, communiquant entre la partie interne du carter 12 et une partie interne de la tige 16, est formée dans la tige 16. Un manchon ou coussinet 16, devant guider le mouvement rectiligne de la tige 16, un joint d'étanchéité à l'huile 18 pour empêcher la pénétration de contaminants venant de la partie circonférentielle extérieure de la tige 16, et une butée annulaire 19, devant réguler la progression de la tige 16, sont chacun fixés sur une surface circonférentielle
intérieure de la partie de bout du boîtier 12.
Le mécanisme de conversion 31 comprend une partie filetée 4a, un élément de guidage 20 réalisé en résine, formé dans la partie d'extrémité de base de la tige 16 et mis en prise avec la partie filetée 4a, et une butée 21 réalisée en métal, fixée sur la tige 4 et régulant la régression de la tige 16. Des surfaces de butée 20b et 21a, perpendiculaires au sens de rotation de l'arbre 4, sont formées sur l'élément de guidage et la butée 21, respectivement. Tel que représenté sur la figure 6, une partie en saillie de régulation de rotation 20a, faisant saillie radialement et régulant la rotation de la tige 16, est formée sur une partie circonférentielle extérieure de l'élément de guidage 20. Par conséquent, l'élément de guidage 20 est déplacé dans la direction axiale de l'arbre 4 par la rotation de cet arbre 4. Un élément d'actionnement 22 en résine est monté sur la partie de
bout de la tige 16.
La construction de chacun des stators 5 va à présent être explicitée en détail en référence aux
figures 8 à 11.
Tel que représenté sur la figure 9, les bobines 7 sont chacune constituées par enroulement d'un fil conducteur 50, représenté sur la figure 8, formées par revêtement d'un fil en cuivre 51 par une couche 52 isolant de l'électricité constituée d'une résine polyimide de thermoplastique, sur une bobine 53 constituée de Nylon qui est une résine thermoplastique, pour placer un nombre prédéterminé d'enroulements. Ensuite, des parties d'extrémité du fil conducteur 50 de chaque enroulement 7 sont reliées
aux bornes d'enroulement 8 montées sur la bobine 53.
En outre, tel que représenté sur la figure 10, l'enroulement 7 enroulé sur la bobine 53 est noyé dans un moulage extérieure 54 constitué de nylon, qui est une résine thermoplastique. En plus, tel que représenté sur la figure 11, des noyaux 55 en fer sont disposés pour entourer l'enroulement 7, complétant la
construction du stator 5.
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Le moteur pas-à-pas 1 constitué de cette manière est monté sur une transmission à variation continue pour automobile, par exemple, et l'élément d'actionnement 22 qui est fixé à la partie de bout de la tige 16 est mis en prise avec une liaison 40 qui ouvre et ferme une soupape de commande de transmission
installée dans la transmission à variation continue.
Lorsqu'un courant électrique est passé par le connecteur externe 25, les enroulements 7 sont magnétisés, faisant tourner le rotor 6 et l'arbre 4 ensemble. L'élément de guidage 20 est mis en prise dans la partie filetée 4a sur l'arbre 4 et, étant donné que la rotation de l'élément de guidage 20 est régulée, la rotation de l'arbre 4 est convertie en un mouvement rectiligne de l'élément de guidage 20 et de
la tige 16.
La soupape de commande de transmission est ouverte et fermée par la liaison ou levier 40, qui produit un mouvement dans un sens et dans l'autre de la tige 16, puis enfin en changeant le rapport des vitesses de rotation entre l'arbre d'entraînement et
l'arbre du moteur à combustion interne.
Le moteur pas-à-pas 1 classique est monté sur une transmission à variation continue d'automobile, par exemple, et est entièrement immergé dans l'huile, qui contient des composés soufrés et organosoufrés. Les fils conducteurs 50 des bobines 7 sont construits en appliquant sur le fil de cuivre 51 un revêtement constitué d'une couche 52 isolant de l'électricité, couche composée de la résine en polyimide thermoplastique, par laquelle les composés soufrés et organosoufrés passent aisément. Pour cette raison, les composés soufrés et organosoufrés présents dans l'huile traversent la couche isolant de l'électricité 52, atteignent le fil de cuivre 51. En outre, les enroulements 7 du stator 5 sont recouverts par la bobine 53 et le moulage extérieur 54, mais du fait que la bobine 53 et le moulage extérieur 54 sont constitués de résine thermoplastique à travers laquelle les composés soufrés et organosoufrés passent aisément, la bobine 53 et le moulage extérieur 54 ne peuvent bloquer le passage des composés soufrés et organossoufrés, présents dans l'huile, qui atteignent la couche 52 isolant de l'électricité. En résultat, il y a des réactions chimiques à la surface du fil de cuivre 51 et des composés organosoufrés sont formés sur la surface du fil de cuivre 51, donnant lieu à une diminution de la résistance d'adhésion de la couche 52
isolant de l'électricité envers le fil de cuivre 51.
Un problème a été que dans cet état de choses, la couche 52 isolant de l'électricité peut être fissurée du fait de l'interférence se produisant entre les fils conducteurs 50 adjacents, provoquée par la répétition de cycles d'expansion thermique et de contraction thermique imputables à l'évolution de la chaleur dans les fils conducteurs 50 eux-mêmes, menant à une rupture du fil ou à un court-circuit entre les fils conducteurs 50, du fait de l'élution du cuivre imputable aux différences de potentiel se produisant entre les fils conducteurs 50. Un autre problème a été que la fissuration de la couche 52 isolant de l'électricité des fils conducteurs 50 se fait plus probablement à des emplacements auxquels les fils conducteurs 50 et les bobines 53, qui ont des coefficients de dilatation thermique différents, viennent en contact, ce qui mènent à d'autres
phénomènes de court-circuit ou de rupture de fil.
Un autre problème encore a été que lorsque la température de l'huile augmente à une valeur supérieure aux températures de vaporisation des composés volatiles présents dans l'huile, du fait de la chaleur générée par les enroulements 7, la couche 52 isolant de l'électricité des fils conducteurs 50 est plus sujette à être traversée par le soufre, etc., et il y a une plus grande probabilité
de court-circuit entre les fils conducteurs 50.
RESUME DE L'INVENTION
La présente invention a comme but de résoudre les problèmes ci-dessus et un but de la présente invention est de fournir un dispositif électromagnétique dans lequel la tolérance à la rupture de fil et la tolérance au court-circuit des fils conducteurs soient
améliorées.
Pour atteindre le but cité ci-dessus, selon un aspect de la présente invention, il est prévu un dispositif électromoteur utilisé dans l'huile, le dispositif électromagnétique comprenant: un boîtier extérieur; un arbre mobile supporté par le boîtier extérieur; une bobine disposée à l'intérieur du boîtier extérieur pour être placée autour de l'arbre mobile sur un arbre commun avec l'arbre mobile; et un enroulement noyé dans un moulage extérieur, l'enroulement étant constitué par un processus d'enroulement d'un fil conducteur sur la bobine; dans lequel ledit fil conducteur est constitué par un fil de cuivre, et par une couche isolante de l'électricité appliquée en revêtement sur ledit fil de cuivre, ladite couche isolante de l'électricité étant constituée d'un matériau imperméable aux composés sulfurés.
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La bobine et le moulage extérieur peuvent être
constitués d'une résine thermodurcissable.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques, objets et avantages de la présente invention vont devenir évidents à la
lecture de la description ci-après de modes de
réalisation préférés, en référence aux dessins dans lesquels des numéros de référence identiques désignent des éléments identiques ou correspondants dans les diverses vues, et dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe représentant un moteur pas-à-pas selon le mode de réalisation 1 de la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe représentant un fil conducteur utilisé dans des enroulements du moteur pas-à-pas selon le mode de réalisation 1 de la présente invention; la figure 3 est une vue extérieure d'un moteur pas-à-pas à aimant permanent, classique; la figure 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3; la figure 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la figure 4; la figure 6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 4; la figure 7 est une vue en perspective éclatée partielle du moteur pas-à-pas illustré sur la figure 4; la figure 8 est une vue en coupe représentant un fil conducteur utilisé dans des enroulements du moteur pas-à-pas de la figure 4;
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la figure 9 est une vue en perspective représentant l'état enroulé des enroulements dans un stator du moteur pas-à-pas de la figure 4; la figure 10 est une vue en perspective représentant l'état moulé de la partie en résine dans le stator du moteur pas-à-pas de la figure 4; et la figure 11 est une vue en perspective représentant le stator du moteur pas-à-pas illustre
sur la figure 4.
DESCRIPTION DETAILLEE DU MODE DE REALISATION
PREFERE
Le mode de réalisation préféré de la présente invention va être à présent explicité en référence aux dessins. Mode de réalisation 1 La figure 1 est une vue en coupe représentant un moteur pas-à-pas selon le mode de réalisation 1 de la présente invention. La figure 2 est une vue en coupe représentant un fil conducteur utilisé dans des enroulements du moteur pas-à-pas selon le mode de réalisation 1 de la présente invention. De plus, sur les figures, les parties qui sont identiques ou qui
correspondent à celles qu'on a dans le moteur pas-à-
pas classique vont se voir attribuer la même numérotation et l'on va omettre d'en effectuer les
explications.
Sur les figures 1 et 2, les bobines 70 sont chacune construites par enroulement d'un fil conducteur 71, formé par revêtement d'un fil en cuivre 51 par une couche 72 isolant de l'électricité constituée d'une résine polyimide modifiée fonctionnant comme matériau isolant de l'électricité résistant à la perméation aux composés soufrés, pour un nombre prédéterminé d'enroulement sur une bobine 61
constituée d'une résine époxy thermodurcissable.
Ensuite, des parties d'extrémité du fil conducteur 71 de chaque enroulement 70 sont reliées à des bornes d'enroulement 8 montées sur la bobine 61. En outre, les enroulements 70 enroulés sur les bobines 61 sont chacun noyés dans un moulage extérieur 62 constitué de résine époxy thermodurcissable. En plus, les noyaux 55, réalisés en fer, sont disposés de manière à entourer l'enroulement 70, en constituant un stator 60. Ensuite, deux stators 60 sont disposés, entourant un arbre 4, sur un axe commun avec
l'arbre 4.
De plus, le reste de la construction est le même
que pour le moteur pas-à-pas 1 classique ci-dessus.
Dans un moteur pas-à-pas 100, qui est un dispositif électromagnétique construit de cette manière, du fait que les fils conducteur 71 des enroulements 70 sont construits en revêtant le fil en cuivre 51 par la couche 72 isolant de l'électricité constituée de la résine polyimide modifiée, que les composés soufrés et organosoufrés peuvent moins facilement traverser qu'une résine polyimide, la quantité de composés soufrés et organosoufrés qui traversent la couche 72 isolant de l'électricité et atteignent le fil en cuivre 51 est abaissée de façon significative. En résultat, la formation de composés soufrés sur une surface du fil en cuivre 51, résultant des réactions chimiques intervenant entre le soufre et le fil en cuivre 51 et entre les composés soufrés et organosoufrés et le fil en cuivre 51, est supprimée et les réductions de résistance d'adhésion de la il 2816123 couche 72 isolant de l'électricité envers le fil en
cuivre 51 sont supprimées.
Ainsi, même s'il y a entre des fils 71 conducteurs adjacents une interférence provoquée par la répétition des phénomènes d'expansion thermique et de contraction thermique imputables à l'évolution de la température dans les fils conducteurs 71 eux-mêmes, tout endommagement à la couche 72 isolant de l'électricité est supprimé, et la rupture de fil et la formation de court-circuit entre les fils conducteurs 71, du fait de l'élution du cuivre imputable aux différences de potentiel électrique
entre les fils conducteurs 71, sont supprimées.
En outre, du fait que l'endommagement envers la couche 72 isolant de l'électricité des fils conducteurs 71 en des positions auxquelles les fils conducteurs 71 et les bobines 61 qui ont des coefficients de dilatation thermique différents viennent en contact, est également supprimé, la tolérance sur le risque de court-circuit et la tolérance sur le risque de rupture de fils pour des
fils conducteurs 71 sont améliorées.
En plus, même si la température de l'huile devient supérieure aux températures de vaporisation des composés volatils présents dans l'huile, du fait de la chaleur générée par les enroulements 70, le risque que le soufre, etc., traverse la couche 72 isolant de l'électricité des fils conducteurs 71 est
réduit, assurant la tolérance au risque de court-
circuit et la tolérance à la rupture de fils des fils
conducteurs 71.
En outre, les bobines 53 classiques et les moulages extérieurs 54 étaient constitués de la résine thermoplastique, mais dans le mode de réalisation 1 les bobines 61 et les moulages extérieurs 62 sont
constitués par de la résine époxy thermodurcissable.
On va à présent considérer la structure moléculaire qui, à la différence des résines thermoplastiques qui sont des agrégats de macromolécules à chaîne droite, les résines thermodurcissables ont une structure croisée, réticulée. Ainsi, la perméation aux composés soufrés et organosoufrés, si l'on compare, est extrêmement faible dans les résines thermodurcissables
si l'on compare aux résines thermoplastiques.
Ainsi, en comparant au dispositif classique, la quantité de composés soufrés et organosoufrés, traversant les bobines 61 et les moulages extérieurs 62 depuis l'huile et atteignant la couche 72 isolant de l'électricité, est abaissée de facçon significative. En résultat, la formation de composés soufrés sur une surface du fil en cuivre 51 venant des réactions chimiques intervenant entre le soufre et le fil 51 et entre les composés soufrés et organosoufrés et le fil en cuivre 51 est supprimée, et des réductions de la résistance d'adhésion de la couche 72 isolant de l'électricité envers le fil de cuivre 51 sont en outre supprimées, ce qui améliore de façon significative la tolérance envers les ruptures de fil et la tolérance envers les courts-circuits, de
la part des fils conducteurs 71.
En plus, même si la température de l'huile devient supérieure aux températures de vaporisation des composés volatils présents dans l'huile, du fait de la chaleur générée par les enroulements 70, la probabilité que du soufre, etc. traverse les bobines 61 et les moulages extérieurs 62 et atteignent la couche isolante de l'électricité 72 du fil conducteur 71 est réduite, assurant une tolérance au court-circuit et une tolérance à la rupture de fil
pour le fil conducteur 71.
De plus, dans le mode de réalisation 1 ci-dessus, la couche isolant de l'électricité des fils conducteurs 71 est constituée de la résine polyimide modifiée, mais la couche 72 isolant de l'électricité n'est pas limitée à la résine polyimide modifiée; tout matériau isolant de l'électricité qui présente une basse perméabilité aux composés soufrés et organosoufrés peut être utilisé, c'est-à-dire que tout matériau isolant de l'électricité, résistant à la perméation aux composés soufrés, par exemple une résine thermodurcissable, telle qu'une résine époxy thermodurcissable, une résine phénolique, etc. Dans le mode de réalisation 1 ci-dessus, les bobines 61 et les moulages extérieurs 62 sont constitués de la résine époxy thermodurcissable mais le matériau prévu pour les bobines 61 et les moulages extérieurs 62 n'est pas limité à la résine époxy thermodurcissable, une éventuelle résine thermodurcissable, présentant une faible perméabilité aux composés soufrés et organosoufrés, peut être utilisée, c'est-à-dire toute résine thermodurcissable ayant une résistance à la perméation envers les
composés soufrés, par exemple, une résine phénolique.
Le mode de réalisation 1 ci-dessus a été explicité en référence aux moteurs pas-à-pas, mais la
présente invention n'est pas limitée aux moteurs pas-
à-pas; elle peut être appliquée à tout dispositif électromagnétique utilisé dans de l'huile, par exemple à une électrovanne devant commander l'action d'un mécanisme de transmission pour ajuster le rapport de vitesse de rotation entre un arbre d'entraînement et un arbre de moteur à combustion interne, en régulant un canal d'huile en utilisant une soupape mobile dans
le but de commander le débit ou la pression d'huile.
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Bien que les modes de réalisation préférés de la présente invention aient été décrits ci-dessus, il est évident que la présente invention ne leur est pas limitée et que d'autres modifications vont être évidentes à l'homme de l'art sans quitter l'esprit de l'invention. Le champ de la présente invention, par conséquent, devrait être déterminé uniquement par les
revendications annexées.
Ce dispositif électromoteur de la présente
invention est constitué tel que décrit ci-dessus.
Ainsi, ce dispositif électromoteur présente les effets suivants. Selon un aspect de la présente invention, il est fourni un dispositif électromoteur utilisé dans une huile, ledit dispositif électromagnétique comprenant: un boîtier extérieur; un arbre mobile supporté par le boîtier extérieur; une bobine disposée à l'intérieur du boîtier extérieur pour être placée autour de l'arbre mobile sur un arbre commun avec l'arbre mobile; un enroulement noyé dans un moulage extérieur, l'enroulement étant constitué par un processus d'enroulement d'un fil conducteur sur la bobine; dans lequel le fil conducteur est constitué par un fil de cuivre, et par une couche isolante de l'électricité appliquée en revêtement sur le fil de cuivre, la couche isolante de l'électricité étant constituée d'un matériau imperméable aux composés
sulfurés, en empêchant une rupture de fil ou un court-
circuit entre les fils conducteurs, résultant de la perméation des composés soufrés et organosoufrés présents dans l'huile, à travers la bobine et le moulage extérieur et atteignant le fil en cuivre,
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fournissant de cette manière un dispositif électromagnétique permettant une amélioration de la tolérance au court-circuit et de la tolérance à la
rupture de fil, dans le fil conducteur.
La bobine et le moulage extérieur peuvent être constitués d'une résine thermodurcissable, de manière que les composés soufrés et organosoufrés présents dans l'huile soient bloqués par la bobine et le moulage extérieur, sans pouvoir atteindre la couche isolant de l'électricité, ce qui améliore encore plus la tolérance au court-circuit et la tolérance à la
rupture de fil dans le fil conducteur 71 conducteur.
Claims (2)
1. Un dispositif électromoteur utilisé dans une huile, ledit dispositif électromagnétique comprenant: un boîtier extérieur (2); un arbre (4) mobile supporté par ledit boîtier extérieur; une bobine (61) disposée à l'intérieur dudit boîtier extérieur pour être placée autour dudit arbre mobile sur un arbre commun avec ledit arbre mobile; un enroulement (70) noyé dans un moulage extérieur (62), ledit enroulement étant constitué par un processus d'enroulement d'un fil conducteur (71) sur ladite bobine; dans lequel ledit fil conducteur (71) est constitué par un fil de cuivre (51), et par une couche (72) isolant de l'électricité appliquée en revêtement sur ledit fil de cuivre, ladite couche isolante de l'électricité étant constituée d'un matériau
imperméable aux composés sulfurés.
2. Le dispositif électromoteur selon la revendication 1, dans lequel ladite bobine (61) et ledit moulage extérieur (62) sont constitués d'une
résine thermodurcissable.
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