FR2858124A1

FR2858124A1 - Brush holder for use in electric motor, has brushes with two ends connected to collector and connecting unit that are placed in respective zones that are separated by cover permeable to particles that are removable from brushes

Info

Publication number: FR2858124A1
Application number: FR0309023A
Authority: FR
Inventors: Jean Louis Delevallee
Original assignee: Valeo Embrayages SAS
Current assignee: Valeo Embrayages SAS
Priority date: 2003-07-23
Filing date: 2003-07-23
Publication date: 2005-01-28
Anticipated expiration: 2023-07-23
Also published as: FR2858124B1; WO2005011088A2; CN100461587C; WO2005011088A3; CN1826716A; EP1647082A2

Abstract

The holder has supply brushes (20), and a connecting unit (36) for electrically connecting the brushes to a supply unit (42). Each brush has one end in contact with a collector (28) placed in one zone, and another end connected to the connecting unit placed in another zone. The two zones are separated by a cover (44) which is impermeable to particles that are removable from the brushes. An independent claim is also included for an actuator for a gear box.

Description

La présente invention concerne un porte-balais de moteur électrique, unThe present invention relates to an electric motor brush holder, a

moteurengine

électrique muni de ce porte-balais et un actionneur muni de ce moteur. equipped with this brush holder and an actuator provided with this motor.

Plus précisément l'invention concerne un porte-balais de moteur électrique, du type décrit dans FR-A-2715519, comportant des balais d'alimentation et des moyens de raccordement électrique de ces balais à des moyens d'alimentation, chaque balai comportant: - une première extrémité destinée à être en contact avec un collecteur, située 10 dans une première zone; - une seconde extrémité à laquelle sont connectés les moyens de raccordement, située dans une seconde zone. More specifically, the invention relates to an electric motor brush holder, of the type described in FR-A-2715519, comprising supply brushes and means for electrically connecting these brushes to supply means, each brush comprising: a first end intended to be in contact with a collector situated in a first zone; - A second end to which are connected the connection means, located in a second zone.

Ce type de porte-balais peut-être utilisé dans un moteur pour actionneur de boite de vitesses. This type of brush holder can be used in a motor for gearbox actuator.

Dans une boîte de vitesses robotisée, les actionneurs servent à changer de rapport automatiquement. A chaque changement de rapport, I'actionneur est sollicité. In a robotic gearbox, the actuators are used to change gear automatically. At each change of ratio, the actuator is requested.

La durée de vie de l'actionneur est limitée par l'usure des balais. Or, cette usure a deux origines: une usure mécanique due au frottement des balais sur le collecteur, et une usure électrique qui est d'autant plus forte que le courant passant dans les balais est plus 20 important. A chaque démarrage de l'actionneur, la tension présente dans les balais augmente fortement. Un actionneur sollicité à intervalles réguliers s'use donc plus rapidement qu'un actionneur utilisé en régimepermanent. The life of the actuator is limited by the wear of the brushes. However, this wear has two origins: mechanical wear due to friction of the brushes on the manifold, and electrical wear which is even stronger than the current flowing in the brushes is more important. At each start of the actuator, the voltage in the brushes increases sharply. An actuator biased at regular intervals therefore wears faster than an actuator used in steady state.

Les balais sont habituellement en graphite, et leur usure forme donc des particules de graphite. Ces particules conductrices arrachées aux balais durant la commutation sont 25 alors projetées sur les parois des pièces internes du moteur et réalisent un dépôt conducteur. Le moteur étant généralement logé dans un boîtier clos sans possibilité d'expulsion des particules, le dépôt constitue des circuits électriques parasites susceptibles de perturber le bon fonctionnement du moteur. The brushes are usually made of graphite, and their wear therefore forms graphite particles. These conductive particles torn off from the brushes during switching are then projected onto the walls of the internal parts of the motor and produce a conductive deposit. As the motor is generally housed in a closed casing with no possibility of expulsion of the particles, the deposit constitutes parasitic electrical circuits likely to disturb the proper functioning of the motor.

De plus, les actionneurs électriques sont munis de bobinages générateurs de 30 chaleur par effet joule. Cette chaleur est susceptible de perturber le fonctionnement des balais et des éventuels composants électroniques raccordés aux balais. In addition, the electric actuators are provided with Joule heat-generating coils. This heat is likely to disturb the operation of the brushes and any electronic components connected to the brushes.

L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients en fournissant un portebalais de moteur électrique qui est moins sensible aux particules créées par l'usure des balais que les porte-balais de l'état de la technique. The object of the invention is to overcome these drawbacks by providing an electric motor carrier which is less sensitive to the particles created by the wear of the brushes than the brush holders of the state of the art.

A cet effet l'invention a pour objet un porte-balais de moteur électrique du type précité caractérisé en ce que les deux zones sont séparées par des moyens de séparation étanches aux particules se détachant des balais. To this end, the subject of the invention is an electric motor brush holder of the aforementioned type, characterized in that the two zones are separated by separating means that are impervious to the particles that become detached from the brushes.

Dans le porte-balais de l'invention, les particules se détachant des balais à cause de 5 I'usure restent confinées dans la première zone et ne peuvent pas se répandre vers la seconde zone qui contient des éléments sensibles aux particules des balais. Par conséquent le bon fonctionnement du moteur n'est pas perturbé par ces particules et sa durée de vie est ainsi accrue. In the brush holder of the invention, the particles coming off the brushes due to wear remain confined in the first zone and can not spread to the second zone which contains brush-sensitive elements. Therefore, the proper operation of the engine is not disturbed by these particles and its life is thus increased.

Les moyens étanches séparant les deux zones peuvent également présenter des 10 propriétés d'isolants thermiques. Les rayonnements de chaleur créés par les bobinages sont donc minimisés. The sealed means separating the two zones may also have thermal insulation properties. The heat radiation created by the coils is therefore minimized.

Un porte-balais de moteur électrique selon l'invention peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - les moyens de séparation comportent des moyens de guidage des particules 15 selon des trajets préférentiels; - les balais sont portés par un support et les moyens de séparation sont ménagés sur un capot de recouvrement du support; - le support comporte des moyens de guidage des balais, les balais sont répartis régulièrement en cercle, et le capot comprend une paroi formant 20 entonnoir, de contour interrompu par des logements à travers lesquels s'étendent les moyens de guidage des balais; - les moyens de guidage des particules comportent des reliefs ménagés sur la surface de la paroi formant entonnoir délimitant la première zone; - la paroi formant entonnoir a une forme générale de tronc de cône de 25 révolution; - les reliefs sont des nervures parallèles à une génératrice du cône; - le capot comprend une face annulaire munie d'un bord radialement externe prolongé vers le support par une jupe et d'un bord radialement interne prolongé vers le support par la paroi formant entonnoir; - le capot comprend des prolongements recouvrant les moyens de guidage des balais; et - des ressorts de rappel des balais en contact avec le collecteur et des composant électroniques participant à l'antiparasitage sont situés dans la seconde zone. An electric motor brush holder according to the invention may further comprise one or more of the following features: the separation means comprise means 15 for guiding the particles along preferential paths; - The brushes are carried by a support and the separation means are provided on a cover of the support cover; the support comprises means for guiding the brushes, the brushes are evenly distributed in a circle, and the cover comprises a funnel-shaped wall of contour interrupted by housings through which the guide means of the brushes extend; the particle guiding means comprise reliefs formed on the surface of the funnel wall delimiting the first zone; the funnel wall has a general shape of a truncated cone of revolution; the reliefs are ribs parallel to a generatrix of the cone; - The cover comprises an annular face provided with a radially outer edge extended towards the support by a skirt and a radially inner edge extended towards the support by the funnel wall; the cover comprises extensions covering the means for guiding the brushes; and - the return springs of the brushes in contact with the collector and the electronic components participating in the suppression are located in the second zone.

L'invention a également pour objet un moteur électrique comportant un porte-balais tel que défini ci-dessus. The invention also relates to an electric motor comprising a brush holder as defined above.

L'invention a également pour objet un moteur à courant continu comportant un porte-balais tel que défini ci-dessus. The invention also relates to a DC motor comprising a brush holder as defined above.

L'invention a également pour objet un actionneur pour boite de vitesses, par exemple robotisée, qui comprend un moteur électrique tel que défini ci-dessus. The invention also relates to a gearbox actuator, for example robotized, which comprises an electric motor as defined above.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins dans lesquels: - La figure 1 est un schéma en coupe d'un actionneur muni d'un moteur électrique muni d'un porte-balais selon l'invention; - La figure 2 est un schéma d'un porte-balais selon l'invention; - La figure 3 est un schéma d'un porte-balais muni d'un capot selon l'invention. The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and with reference to the drawings in which: FIG. 1 is a sectional diagram of an actuator provided with a electric motor provided with a brush holder according to the invention; FIG. 2 is a diagram of a brush holder according to the invention; - Figure 3 is a diagram of a brush holder provided with a hood according to the invention.

Un actionneur pour boite de vitesses désigné par la référence générale 10, muni d'un moteur électrique 12 est représenté sur la figure 1. L'actionneur 10 comprend un boîtier 14 à l'intérieur duquel est logé le moteur électrique 12. An actuator for gearbox designated by the general reference 10, provided with an electric motor 12, is shown in FIG. 1. The actuator 10 comprises a housing 14 inside which the electric motor 12 is housed.

Le boîtier 14 comporte un corps en forme de cloche 16 muni d'une extrémité borgne et d'une extrémité ouverte obturée par un couvercle formant porte-balais 18. Le portebalais 18 présente donc une face externe et une face interne sur laquelle sont disposés des balais 20. The housing 14 comprises a bell-shaped body 16 provided with a blind end and an open end closed by a brush holder cover 18. The door 18 thus has an outer face and an inner face on which are arranged brooms 20.

Le moteur électrique 12, logé à l'intérieur du boîtier 14, est par exemple un moteur à 20 courant continu. Ce moteur comporte classiquement: - un stator 22 muni de moyens de production de champs magnétiques; - un rotor 24 muni de bobinages, portés par un arbre 26 d'axe sensiblement orthogonal au porte-balais 18, et d'un collecteur 28 porté par l'arbre 26 - un porte-balais 18 de forme générale de révolution. The electric motor 12, housed inside the housing 14, is for example a DC motor. This engine conventionally comprises: a stator 22 provided with means for producing magnetic fields; - A rotor 24 provided with coils, carried by a shaft 26 of axis substantially orthogonal to the brush holder 18, and a manifold 28 carried by the shaft 26 - a brush holder 18 of general shape of revolution.

L'arbre 26 traverse le porte-balais 18 en son centre et comporte donc deux extrémités respectivement interne et externe au boîtier 14. The shaft 26 passes through the brush holder 18 at its center and therefore has two ends respectively internal and external to the housing 14.

L'arbre 26 du rotor est guidé en rotation au moyen notamment d'un roulement 30, porté par l'extrémité borgne du boîtier 14, entourant l'extrémité interne de l'arbre 26. The shaft 26 of the rotor is guided in rotation by means in particular of a bearing 30, carried by the blind end of the housing 14, surrounding the inner end of the shaft 26.

L'extrémité externe de l'arbre 26 forme une extrémité de couplage avec un organe 30 de commande de la boite de vitesses. The outer end of the shaft 26 forms a coupling end with a control member 30 of the gearbox.

Le porte-balais 18, représenté plus en détail sur la figure 2, comporte un support 32 sur lequel sont disposés radialement quatre balais d'alimentation 20 répartis régulièrement en cercle. Ces balais 20 sont de type classique, en général en graphite, et présentent une forme parallélépipédique. Leur extrémité radialement interne est en 35 contact avec le collecteur 28 et leur extrémité radialement externe est en contact avec des ressorts 34 de rappel et des moyens de raccordement électrique 36 qui seront décrits ultérieurement. The brush holder 18, shown in more detail in FIG. 2, comprises a support 32 on which four supply brushes 20 are regularly arranged in a circle. These brushes 20 are of conventional type, usually graphite, and have a parallelepiped shape. Their radially inner end is in contact with the collector 28 and their radially outer end is in contact with return springs 34 and electrical connection means 36 which will be described later.

Les balais 20 sont mobiles selon une liaison glissière orientée radialement. Cette liaison glissière est matérialisée par des moyens de guidage 38 des balais que l'on 5 nomme guide-balais. Ces guide-balais 38 ont chacun une forme de tube ouvert aux extrémités et sont orientés radialement. The brushes 20 are movable in a radially oriented slide connection. This slide connection is materialized by guide means 38 of the brushes which is called brush guide. These brush guides 38 each have a tube shape open at the ends and are oriented radially.

Les ressorts 34 de rappel exercent sur les balais 20 une force radiale orientée vers l'axe du rotor 24 et permettent d'assurer un contact permanent des balais 20 sur le collecteur 28. The return springs 34 exert on the brushes 20 a radial force directed towards the axis of the rotor 24 and make it possible to ensure permanent contact of the brushes 20 on the manifold 28.

Les moyens de raccordement électrique 36 comportent de préférence des tresses électriques 40 dénudées et éventuellement des composants électroniques (par exemple des condensateurs) participant à l'antiparasitage (non représentés). Ces moyens de raccordement électriques 36 sont reliés à des moyens d'alimentation 42 comprenant notamment une broche de connexion 43 disposée sur le support 32 du porte-balais 18, à 15 I'extérieur du boîtier 14 de l'actionneur 10. The electrical connection means 36 preferably comprise stripped electrical braids 40 and possibly electronic components (for example capacitors) participating in the suppression (not shown). These electrical connection means 36 are connected to supply means 42 comprising in particular a connection pin 43 disposed on the support 32 of the brush holder 18, outside the housing 14 of the actuator 10.

Un capot 44 recouvrant le porte-balais 18 est représenté en détail sur la figure 3. Ce capot 44, de forme générale annulaire, comprend une face annulaire 46 munie d'un bord radialement externe prolongé vers le support par une jupe 48, et d'un bord radialement interne prolongé vers le support par une paroi formant entonnoir 50 de contour circulaire 20 interrompu par des prolongements 52 recouvrant les guide-balais 38. Le contour 50 est donc interrompu par des logements à travers lesquels s'étendent les guide-balais 38. La paroi formant entonnoir 50 a une forme de cône de révolution tronqué, de base circulaire, et dont l'axe coïncide sensiblement avec l'axe de rotation du rotor 24 du moteur. A cover 44 covering the brush holder 18 is shown in detail in FIG. 3. This cover 44, of generally annular shape, comprises an annular face 46 provided with a radially outer edge extended towards the support by a skirt 48, and a radially inner edge extended towards the support by a funnel-shaped wall 50 of circular contour 20 interrupted by extensions 52 covering the brush guides 38. The contour 50 is thus interrupted by housings through which the brush guides extend. 38. The funnel wall 50 has a truncated cone of revolution shape, of circular base, and whose axis coincides substantially with the axis of rotation of the rotor 24 of the motor.

La paroi formant entonnoir 50 a une forme globalement convergente vers le support 25 32 du porte-balais 18, c'est à dire vers l'extérieur du boîtier 14 de l'actionneur 10. The funnel wall 50 has a generally convergent shape towards the support 32 of the brush holder 18, ie towards the outside of the housing 14 of the actuator 10.

Le capot 44 forme des moyens étanches aux particules se détachant des balais, et sépare en deux zones le porte-balais 18. Les extrémités des balais 20 en contact avec le collecteur 28 s'étendent dans la première zone alors que les ressorts 34 de rappel, les composants électroniques et les extrémités radialement externes des balais sont dans la 30 seconde zone. The cover 44 forms a means that is impervious to the particles that are detached from the brushes, and separates the brush holder 18 in two zones. The ends of the brushes 20 in contact with the manifold 28 extend in the first zone while the spring 34 return. the electronic components and the radially outer ends of the brushes are in the second zone.

Les prolongements 52 de la paroi formant entonnoir 50 sont en contact avec les guide-balais 38 de telle sorte que les particules se détachant des balais 20 ne peuvent pas passer entre les guide-balais 38 et la paroi formant entonnoir 50. The extensions 52 of the funnel wall 50 are in contact with the brush guides 38 so that the particles coming off the brushes 20 can not pass between the brush guides 38 and the funnel wall 50.

Les éléments situés dans la seconde zone sont donc protégés des particules se 35 détachant des balais, ces particules ne s'écoulant que dans la première zone. The elements in the second zone are thus protected from the particles coming off the brushes, these particles flowing only in the first zone.

Le capot 44 comporte des nervures 54 qui s'étendent dans la première zone, sensiblement parallèlement à une génératrice du cône et qui servent de moyens de guidage des particules se détachant des extrémités des balais 20 en contact avec le collecteur 28. Ces nervures 54 forment des reliefs saillants venus de matière avec la paroi 5 formant entonnoir 50, et éventuellement la face annulaire 46, entre les prolongements 52 recouvrant les guide-balais 38. The cover 44 has ribs 54 which extend in the first zone, substantially parallel to a generatrix of the cone and which serve as guide means for the particles coming off the ends of the brushes 20 in contact with the collector 28. These ribs 54 form raised protrusions formed integrally with the funnel wall 50, and possibly the annular face 46, between the extensions 52 covering the brush guides 38.

Le capot 44 comporte de préférence au moins une nervure 54, par exemple deux nervures 54, entre deux balais consécutifs. The cover 44 preferably comprises at least one rib 54, for example two ribs 54, between two consecutive brushes.

L'invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit ci-dessus. En particulier, il 10 est possible de supprimer les prolongements 52, et les reliefs 54 peuvent être saillants ou creux. The invention is not limited to the embodiment described above. In particular, it is possible to remove the extensions 52, and the reliefs 54 may be salient or hollow.

Claims

1. Brush holder (18) of electric motor (12) comprising power brushes (20) and means (36) for electrical connection of these brushes (20) to means (42) for supply, each brush (20) comprising: - a first end intended to be in contact with a collector (28) situated in a first zone; - a second end to which are connected the connection means (36), located in a second zone; Characterized in that the two zones are separated by separable means (44) separating the particles from the brushes (20).

2. brush holder (18) of electric motor (12) according to claim 1, wherein the means (44) for separation comprise means (54) for guiding the particles along preferential paths.

Electric motor brush holder (18) (12) according to claim 1 or 2, wherein the brushes (20) are carried by a support (32) and the means (44) of separation are formed on a cover of covering the support (32).

4. Brush holder (18) electric motor (12) according to claim 3, wherein: - the support (32) comprises means (38) for guiding the brushes (20); - The brushes (20) are regularly distributed in a circle; - The cover (44) comprises a funnel wall (50) of contour interrupted by housings through which extend the means (38) for guiding the brushes (20).

The brush holder (18) for electric motor (12) according to claim 4, wherein the means (54) for guiding particles comprises reliefs formed on the surface of the funnel wall (50) defining the first zone.

An electric motor brush holder (18) according to claim 4 or 5, wherein the funnel wall (50) is generally in the shape of a truncated cone of revolution.

7. Brush holder (18) electric motor (12) according to claims 5 and 6, wherein the reliefs are ribs parallel to a generatrix cone.

The electric motor brush holder (18) according to any one of claims 4 to 7, wherein the cover (44) comprises an annular face (46) provided with a radially outer edge extended towards the support by a skirt (48) and a radially inner edge extended towards the support (32) by the funnel wall (50).

Electric motor brush holder (18) (12) according to any one of claims 4 to 8, wherein the cover (44) comprises extensions (52) covering the brush guide means (38) (20). ).

An electric motor brush holder (18) according to any one of claims 1 to 9, wherein return springs (34) of the brushes (20) in contact with the collector (28) and Electronic components involved in the suppression are located in the second zone.

11. Electric motor (12) characterized in that it comprises a carrier (18)

according to any one of claims 1 to 10.

12. Electric motor (12) according to claim 11 characterized in that it is direct current.

13. Actuator for gearbox, for example robotised, characterized in that it comprises an electric motor (12) according to claim 11 or 12.