FR2972863A1 - Brush holder for use in electrical motor of automobile part, has thermically fusible element interrupting passage of current through one of induction coils sensitive to temperature, where induction coils connect conducting elements - Google Patents
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Abstract
Description
Porte-balais de moteur électrique et moteur électrique comportant un tel porte- balais La présente invention concerne un porte-balais de moteur électrique et un moteur électrique comportant un tel porte-balais. Un tel moteur électrique peut, par exemple, appartenir à un équipement de véhicule automobile. Plus particulièrement le porte-balais comporte : - un support composé d'une matière électriquement isolante ; - des balais électriquement conducteur possédant chacun une première extrémité destinée à venir en contact avec un collecteur et une seconde extrémité connectée à des bornes d'alimentation ; - des éléments conducteurs connectant les balais aux bornes d'alimentation ; - des bobines d'induction connectant chacune deux éléments conducteurs distincts. En cas de dysfonctionnement, par exemple, en cas d'un blocage mécanique du moteur électrique, une élévation rapide de température peut se produire au sein du moteur pouvant aboutir à la destruction de l'installation électrique ou dans certains cas à un départ d'incendie pouvant alors gravement endommager l'installation électrique mais également les éléments se trouvant dans son environnement. Afin de palier à ce problème, il est connu de disposer un élément sensible à la température au niveau du moteur du véhicule, de préférence au plus près d'une zone chaude, par exemple le rotor du moteur. FR 2 785 086 décrit une installation électrique dans laquelle le câble d'alimentation électrique d'un des balais d'alimentation possède localement une section de portion réduite. Ainsi, lorsqu'un dysfonctionnement se produit au cours de l'utilisation du moteur, provoquant par exemple une augmentation de l'intensité du courant, ce câble joue le rôle de coupe-circuit, l'échauffement provoqué localement entraînant une rupture localisée du câble d'alimentation. Toutefois ce type d'installation électrique ne donne pas toujours une entière satisfaction, l'installation électrique pouvant subir des dégradations avant que la fonction coupe-circuit ne soit activée. L'invention a pour but de palier à l'inconvénient mentionné ci-dessus, en fournissant un porte-balais fiable et économique. A cet effet, l'invention a pour objet un porte-balais de moteur électrique comprenant : - un support composé d'une matière électriquement isolante ; The present invention relates to an electric motor brush holder and an electric motor comprising such a brush holder. Such an electric motor may, for example, belong to a motor vehicle equipment. More particularly, the brush holder comprises: a support composed of an electrically insulating material; electrically conductive brushes each having a first end intended to come into contact with a collector and a second end connected to supply terminals; - conductive elements connecting the brushes to the power terminals; induction coils each connecting two distinct conducting elements. In the event of a malfunction, for example, in the event of a mechanical blocking of the electric motor, a rapid rise in temperature can occur within the motor which can lead to the destruction of the electrical installation or in some cases to a departure of fire can then seriously damage the electrical installation but also the elements in its environment. To overcome this problem, it is known to have a temperature-sensitive element at the vehicle engine, preferably closer to a hot zone, for example the rotor of the engine. FR 2 785 086 discloses an electrical installation in which the power supply cable of one of the supply brushes locally has a reduced portion section. Thus, when a malfunction occurs during the use of the motor, causing for example an increase in the intensity of the current, this cable acts as a circuit breaker, the heating caused locally causing a localized rupture of the cable power. However, this type of electrical installation does not always give complete satisfaction, the electrical installation may be damaged before the circuit breaker function is activated. The invention aims to overcome the disadvantage mentioned above, providing a reliable and economical brush holder. To this end, the subject of the invention is an electric motor brush holder comprising: a support composed of an electrically insulating material;
2 - des balais électriquement conducteur possédant chacun une première extrémité destinée à venir en contact avec un collecteur et une seconde extrémité connectée à des bornes d'alimentation ; - des éléments conducteurs connectant les balais aux bornes d'alimentation ; - des bobines d'induction connectant chacune deux éléments conducteurs distincts ; caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'interruption de passage du courant, au travers au moins l'une desdites bobines d'induction, sensibles à la température. Le porte-balais selon l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - la bobine d'induction peut comporter deux fils enroulés autour de portions distinctes d'un noyau métallique et reliés l'un à l'autre par un élément thermiquement fusible formant les moyens d'interruption de passage du courant ; - chaque fil peut comporter une première partie formant un tube composée par la partie de fil enroulée autour du noyau métallique et une seconde partie formant un doigt s'étendant radialement vers l'extérieur par rapport au centre du tube, les doigts de chaque fil étant reliés l'un à l'autre par l'élément thermiquement fusible de manière à former un V ; - le noyau métallique peut posséder sensiblement la forme d'un tube cylindrique, chaque extrémité dudit tube comportant un méplat destiné à favoriser la séparation des fils dès que l'élément thermiquement fusible fond. - la bobine d'induction peut comporter un fil possédant une première partie enroulée autour d'un noyau métallique et un bras s'étendant à une extrémité de la première partie, ledit bras étant relié à un élément conducteur à l'aide d'un élément thermiquement fusible formant les moyens d'interruption de passage du courant ; - le porte-balais peut comporter en outre des moyens d'écartement permettant lorsque l'élément thermiquement fusible fond d'éloigner ledit bras de l'élément conducteur ; - les moyens d'écartement peuvent comprendre un ressort possédant une extrémité libre disposé sous ledit bras, de manière à écarter le bras dès que l'élément thermiquement fusible fond ; - l'élément thermiquement fusible peut être un alliage à base d'étain possédant de préférence un point de fusion autour de 200°C. L'invention concerne également un moteur électrique comportant un porte-balais selon l'invention. 2 - electrically conductive brushes each having a first end intended to come into contact with a collector and a second end connected to supply terminals; - conductive elements connecting the brushes to the power terminals; induction coils each connecting two distinct conductive elements; characterized in that it comprises current interruption means, through at least one of said induction coils, sensitive to temperature. The brush holder according to the invention may comprise one or more of the following characteristics: the induction coil may comprise two wires wound around distinct portions of a metal core and connected to one another by a thermally fuse forming the current interruption means; each wire may comprise a first part forming a tube composed of the part of wire wound around the metal core and a second part forming a finger extending radially outwards with respect to the center of the tube, the fingers of each wire being connected to one another by the thermally fusible element so as to form a V; - The metal core may have substantially the shape of a cylindrical tube, each end of said tube having a flat for promoting separation of the son as soon as the thermally fusible element melts. the induction coil may comprise a wire having a first part wound around a metal core and an arm extending at one end of the first part, said arm being connected to a conductive element by means of a thermally fusible element forming the current interruption means; - The brush holder may further comprise spacer means allowing when the thermally fusible element melts away said arm of the conductive element; - The spacer means may comprise a spring having a free end disposed under said arm, so as to move the arm as soon as the thermally fusible element melts; the thermally fusible element may be a tin-based alloy preferably having a melting point around 200 ° C. The invention also relates to an electric motor comprising a brush holder according to the invention.
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 annexés, sur lesquels : la Figure 1 est une vue en perspective d'un porte-balais monté sur un arbre de moteur électrique ; la Figure 2 est une vue en perspective de dessous du porte-balais selon la Figure 1 ; la Figure 3 est une vue en perspective de dessus du porte-balais selon la Figure 1 ; la Figure 4 est une vue en perspective d'une partie d'un porte-balais selon un premier mode de réalisation de l'invention ; la Figure 5 est une vue en éclaté d'une bobine induction appartenant au porte-balais représenté à la Figure 4 ; et la Figure 6 est une vue de face d'une partie d'un porte-balais selon un second mode de réalisation de l'invention. La Figure 1 représente un porte-balais, désigné par la référence générale 2, destiné à équiper un moteur électrique pour un équipement de véhicule automobile, ce moteur pouvant par exemple appartenir à un actionneur pour boite de vitesses ou à un ventilateur. 20 Le moteur électrique comportant un tel porte-balais est par exemple un moteur à courant continu. Le porte-balais 2, représenté plus en détail à la Figure 2, comporte un support 4 de forme sensiblement annulaire. Le support 4 est réalisé en matière électriquement isolante. Dans un mode de réalisation préféré, il est obtenu par moulage d'une matière 25 plastique. Ce support 4 possède une ouverture centrale 6 à travers laquelle s'étend un collecteur 8 porté par un arbre 10 appartenant à l'élément rotor du moteur. L'arbre 10 possède un axe sensiblement orthogonal au porte-balais 2 et traverse le porte-balais 2 en son centre. 30 Le porte-balais 2 présente une face externe et une face interne sur laquelle sont disposés des balais 12. Quatre balais d'alimentation 12 sont disposés radialement sur le support 4. Ces balais 12 sont répartis régulièrement en cercle. Ces balais 12 possèdent une forme parallélépipédique et sont classiquement réalisés en graphite. 10 15 Comme montré à la Figure 1, leur extrémité interne est en contact avec le collecteur 8 et leur extrémité radialement externe est en contact avec des moyens de raccordement électriques 14. Les balais d'alimentation 12 sont maintenus sur la face interne du support 4 par des moyens de retenue et de guidage 16 fixés sur le support 4. Ces moyens de retenue et de guidage 16 ont une forme de tube ouvert aux extrémités et sont orientés radialement autour de l'ouverture centrale 6. Ces moyens de retenue et de guidage 16 sont adaptés pour permettre une liaison glissière orientée radialement. De plus, des ressorts de rappel 18 exercent sur les balais 12 une force radiale orientée de façon à assurer un contact permanent des balais 12 sur le collecteur 8. Dans l'exemple représenté, le porte balais 2 est adapté pour un moteur électrique à quatre pôles, et ainsi comporte deux paires de balais, dont l'une est positive et l'autre est négative, se faisant face par paires. The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a perspective view of a mounted brush holder on an electric motor shaft; Figure 2 is a bottom perspective view of the brush holder according to Figure 1; Figure 3 is a perspective view from above of the brush holder according to Figure 1; Figure 4 is a perspective view of a portion of a brush holder according to a first embodiment of the invention; Figure 5 is an exploded view of an induction coil belonging to the brush holder shown in Figure 4; and Figure 6 is a front view of a portion of a brush holder according to a second embodiment of the invention. Figure 1 shows a brush holder, designated by the general reference 2, intended to equip an electric motor for a motor vehicle equipment, the engine may for example belong to a gearbox actuator or a fan. The electric motor comprising such a brush holder is for example a DC motor. The brush holder 2, shown in more detail in Figure 2, comprises a support 4 of substantially annular shape. The support 4 is made of electrically insulating material. In a preferred embodiment, it is obtained by molding a plastic material. This support 4 has a central opening 6 through which extends a manifold 8 carried by a shaft 10 belonging to the rotor element of the engine. The shaft 10 has an axis substantially orthogonal to the brush holder 2 and passes through the brush holder 2 at its center. The brush holder 2 has an outer face and an inner face on which brushes 12 are arranged. Four feed brushes 12 are arranged radially on the support 4. These brushes 12 are evenly distributed in a circle. These brushes 12 have a parallelepipedal shape and are conventionally made of graphite. As shown in FIG. 1, their inner end is in contact with the collector 8 and their radially outer end is in contact with electrical connection means 14. The supply brushes 12 are held on the inner face of the support 4 by means of retaining and guiding means 16 fixed on the support 4. These retaining and guiding means 16 have a tube shape open at the ends and are oriented radially around the central opening 6. These retaining and guiding means 16 are adapted to allow a radially oriented slide connection. In addition, return springs 18 exert on the brushes 12 a radial force oriented so as to ensure permanent contact of the brushes 12 on the manifold 8. In the example shown, the brush holder 2 is adapted for a four-speed electric motor. poles, and so has two pairs of brushes, one of which is positive and the other is negative, facing each other in pairs.
Le porte-balais comporte, en outre, des moyens d'alimentation électriques 20 comprenant notamment une borne d'alimentation 22 disposée sur le support 4 du porte-balais 2. Ces moyens d'alimentations électriques 20 sont reliés aux moyens de raccordement électriques 14 venant en contact avec les extrémités radiales externes des balais d'alimentation 12, de manière à raccorder les balais d'alimentation 12 aux bornes positives et négatives d'une source externe de tension d'alimentation. En outre, le porte-balais 2 comporte des éléments conducteurs 28a, 28b, 28c, 28d s'étendant sur le support 4 et destinés à assurer la continuité électrique entre la borne d'alimentation 22 et les moyens de raccordement électriques 14, de manière à alimenter électriquement les balais d'alimentation 12. Ces éléments conducteurs 28a, 28b, 28c, 28d prennent la forme de bandes métalliques s'étendant sur la surface externe du support 4. Le porte-balais 2 comporte également deux bobines d'induction 24 et 26, reliant chacune deux éléments conducteurs distincts. Ainsi, la bobine 24 relie les éléments conducteurs 28a et 28d, et la bobine 26 relie les éléments conducteurs 28b et 28c. Ces bobines 24, 26 ont pour rôle d'atténuer les perturbations du courant. The brush holder further comprises power supply means 20 including in particular a power supply terminal 22 disposed on the support 4 of the brush holder 2. These power supply means 20 are connected to the electrical connection means 14 contacting the outer radial ends of the supply brushes 12, so as to connect the supply brushes 12 to the positive and negative terminals of an external source of supply voltage. In addition, the brush holder 2 comprises conductive elements 28a, 28b, 28c, 28d extending on the support 4 and intended to ensure electrical continuity between the supply terminal 22 and the electrical connection means 14, so as to to supply electrically power supply brushes 12. These conductive elements 28a, 28b, 28c, 28d take the form of metal strips extending on the outer surface of the support 4. The brush holder 2 also comprises two induction coils 24 and 26, each connecting two separate conductive elements. Thus, the coil 24 connects the conductive elements 28a and 28d, and the coil 26 connects the conductive elements 28b and 28c. These coils 24, 26 have the role of attenuating the disturbances of the current.
Selon un premier mode de réalisation représenté aux Figures 4 et 5, l'une des bobines d'induction comporte deux fils 30, 32 enroulés sur un noyau métallique 34. Chaque fil 30, 32 forme ainsi une hélice, chaque hélice étant disposée sur une partie distincte du corps du noyau métallique 34. Chaque fil possède alors sensiblement la forme d'un tube. According to a first embodiment shown in Figures 4 and 5, one of the induction coils comprises two son 30, 32 wound on a metal core 34. Each wire 30, 32 thus forms a helix, each helix being disposed on a separate part of the body of the metal core 34. Each wire then has substantially the shape of a tube.
Le noyau métallique 34 est pratiquement entièrement recouvert par les fils 30, 32 exceptés à ses extrémités 34a, 34b. The metal core 34 is substantially completely covered by the wires 30, 32 except at its ends 34a, 34b.
Chaque fil 30, 32 possède une première extrémité, respectivement 30a, 32a, reliée à l'un des éléments conducteurs et une seconde extrémité, respectivement 30b, 32b prenant la forme d'un doigt s'étendant radialement vers l'extérieur par rapport au centre du tube formé par chaque fil. Each wire 30, 32 has a first end, respectively 30a, 32a, connected to one of the conductive elements and a second end, respectively 30b, 32b taking the form of a finger extending radially outwardly relative to the center of the tube formed by each wire.
Les secondes extrémités 30b, 32b sont soudées entre elles à l'aide d'un composé thermiquement fusible 36. Les secondes extrémités 30b, 32b forment, une fois soudée, un V, le composé thermiquement fusible 36 étant disposé au niveau où les branches du V se rejoignent. Le noyau métallique 34 possède sensiblement une forme cylindrique et comprend à chacune de ses extrémités 34a, 34b un méplat 38. Classiquement, les fils 30, 32 sont formés à l'aide d'un composé thermiquement conducteur. Un tel composé peut par exemple être du cuivre ou un alliage à base de cuivre, par exemple un alliage comprenant majoritairement du cuivre et de l'argent et/ou du zirconium, un tel alliage permet aux fils 30, 32 de garder leur élasticité au cours de l'utilisation du porte-balais. Le noyau métallique 34 est composé de ferrite. Le composé thermiquement fusible 36 peut être formé par un alliage à base d'étain, possédant de préférence un point de fusion autour de 200°C, valeur de l'eutectique de ce matériau. The second ends 30b, 32b are welded together by means of a thermally fusible compound 36. The second ends 30b, 32b form, once welded, a V, the thermally fusible compound 36 being disposed at the level where the branches of the V come together. The metal core 34 has substantially a cylindrical shape and comprises at each of its ends 34a, 34b a flat part 38. Conventionally, the son 30, 32 are formed using a thermally conductive compound. Such a compound may for example be copper or a copper-based alloy, for example an alloy comprising predominantly copper and silver and / or zirconium, such an alloy allows the son 30, 32 to keep their elasticity at during the use of the brush holder. The metal core 34 is composed of ferrite. The thermally fusible compound 36 may be formed from a tin-based alloy, preferably having a melting point around 200 ° C, the eutectic value of this material.
Ainsi, si au cours de l'utilisation du moteur électrique comportant le porte-balais selon l'invention, il y a une augmentation subite du courant aspiré, par exemple, en cas de blocage du rotor du moteur, ou une tension excessive ou une charge excessive, la température augmente rapidement dans le moteur et lorsqu'elle atteint et/ou dépasse une valeur cible, correspondant à la température de fusion du composé thermiquement fusible 36 choisi, le composé thermiquement fusible fond, interrompant toute circulation de courant entre les fils 30, 32 et donc le fonctionnement du moteur. La forme en V réalisée par les extrémités 30b, 32b soudées favorise l'arrêt rapide de la circulation de courant dès que le composé thermiquement fusible 36 commence à fondre. En effet, le point de contact entre les extrémités 30b, 32b est alors rapidement interrompu. De même, la formation des méplats 38 aux extrémités 34a, 34b du noyau métallique 34 favorise la séparation des extrémités 30b, 32b. Ces différents aménagements, méplats 38 et forme en V réalisées par les extrémités 30b, 32b soudées, ont pour but d'assurer une interruption effective du courant pour une température cible. Thus, if during the use of the electric motor comprising the brush holder according to the invention, there is a sudden increase in the current sucked, for example, in the event of blocking of the rotor of the motor, or excessive tension or excessive load, the temperature increases rapidly in the engine and when it reaches and / or exceeds a target value, corresponding to the melting temperature of the thermally fusible compound 36 selected, the thermally fusible compound melts, interrupting any flow of current between the son 30, 32 and therefore the operation of the engine. The V-shape formed by the welded ends 30b, 32b promotes the rapid stop of the flow of current as soon as the thermally fusible compound 36 begins to melt. Indeed, the point of contact between the ends 30b, 32b is then quickly interrupted. Similarly, the formation of the flats 38 at the ends 34a, 34b of the metal core 34 promotes the separation of the ends 30b, 32b. These different arrangements, flats 38 and V-shaped formed by the ends 30b, 32b welded, are intended to ensure effective interruption of the current for a target temperature.
Selon un second mode de réalisation représenté à la Figure 6, l'une des bobines d'induction comporte un fil 40 possédant une première partie 40a enroulée sur un noyau métallique 42 et deux bras 40b, 40c s'étendant à chaque extrémité de cette première partie 40a. According to a second embodiment shown in FIG. 6, one of the induction coils comprises a wire 40 having a first part 40a wound on a metal core 42 and two arms 40b, 40c extending at each end of this first part 40a.
L'un des bras 40b de ce fil est soudé à l'aide d'un composé thermiquement fusible 44, tandis que l'autre bras 40c est soudé à l'aide d'une soudure sensiblement permanente 46. Tout comme dans le mode de réalisation précédent, le composé thermiquement fusible 44 peut être formé par un alliage à base d'étain, possédant de préférence un point de fusion autour de 200°C, valeur de l'eutectique de ce matériau. La soudure sensiblement permanente 46 peut être réalisée en soudant électriquement l'extrémité du bras 40c sur l'élément conducteur se trouvant à proximité. Afin d'assurer l'éloignement du bras 40b de l'élément conducteur auquel il est fixé lorsque la température augmente et que le composé thermiquement fusible 44 commence à fondre, un ressort 52, monté en torsion, est agencé sur le support 4. Ce ressort 52 possède une première extrémité 52a fixée sur le support 4 et une seconde extrémité libre 52b disposée à proximité de la soudure assurée par le composé thermiquement fusible 44. En conditions normales d'utilisation, l'extrémité 52b est en appui sous le bras 40b du fil 40 de manière à être retenue par le bras 40b. Ainsi, dès que le composé thermiquement fusible 44 commence à fondre et donc dès que la soudure devient fragile, l'extrémité 52b soulève le bras 40b et aide ainsi ce dernier à s'éloigner de l'élément conducteur de manière à interrompre la circulation de courant. Le porte-balais selon l'invention permet de protéger rapidement le moteur en cas d'avarie et évite alors tout risque d'incendie, assurant alors la sécurité des personnes et évitant une destruction massive du moteur et de tout matériel disposé à proximité de ce moteur. One of the arms 40b of this wire is welded using a thermally fusible compound 44, while the other arm 40c is welded using a substantially permanent weld 46. As in the mode of In the foregoing embodiment, the thermally fusible compound 44 may be formed of a tin-based alloy, preferably having a melting point around 200 ° C, the eutectic value of this material. The substantially permanent weld 46 may be made by electrically welding the end of the arm 40c to the adjacent conductive member. In order to keep the arm 40b away from the conductive element to which it is attached when the temperature increases and the thermally fusible compound 44 begins to melt, a spring 52, mounted in torsion, is arranged on the support 4. This spring 52 has a first end 52a fixed on the support 4 and a second free end 52b disposed near the weld provided by the thermally fusible compound 44. Under normal conditions of use, the end 52b bears under the arm 40b of the wire 40 so as to be retained by the arm 40b. Thus, as soon as the thermally fusible compound 44 begins to melt and therefore as soon as the solder becomes fragile, the end 52b raises the arm 40b and thus helps the latter to move away from the conductive element so as to interrupt the circulation of current. The brush holder according to the invention makes it possible to rapidly protect the engine in the event of damage and thus avoids any risk of fire, thereby ensuring the safety of persons and avoiding massive destruction of the engine and any equipment disposed in the vicinity of the engine. engine.
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