FR2989536A1

FR2989536A1 - Plaque porte-balai, destinee a equiper un moteur electrique, notamment pour un vehicule automobile

Info

Publication number: FR2989536A1
Application number: FR1253441A
Authority: FR
Inventors: Jean-Marie Gassmann
Original assignee: Faurecia Bloc Avant SAS
Current assignee: Flex N Gate France SAS
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2013-10-18
Anticipated expiration: 2032-04-13
Also published as: FR2989536B1

Abstract

La plaque comporte une borne d'alimentation (20+, 20-), et un balai conducteur (16, 17) connecté électriquement à la borne d'alimentation (20+, 20-) au moyen d'un organe conducteur primaire (24A, 30A), relié à la borne (20+, 20-), d'un organe conducteur secondaire (24B, 30B), relié au balai (16, 17), et d'une bobine d'induction (26, 34), s'étendant entre une première extrémité (26A, 34A) connectée électriquement à l'organe conducteur primaire (24A, 30A), et une seconde extrémité (26B, 34B) connectée électriquement à l'organe conducteur secondaire (24B, 30B). Un élément conducteur fusible (36) est agencé entre la première extrémité (16A, 17A) de la bobine (16, 17) et l'organe conducteur primaire (24A, 30A), pour autoriser le passage de courant entre la bobine (26, 34) et l'organe conducteur primaire (24A, 30A) tant que sa température est inférieure à un seuil, et à interrompre ledit passage de courant lorsque sa température est supérieure ou égale au seuil.

Description

Plaque porte-balai, destinée à équiper un moteur électrique, notamment pour un véhicule automobile La présente invention concerne une plaque porte-balai destinée à équiper un moteur électrique, notamment pour un véhicule automobile.

On connait déjà, dans l'état de la technique, notamment d'après FR 2 915 638, une plaque porte-balai pour machine électrique, comportant : - au moins une borne d'alimentation, - au moins un balai électriquement conducteur, comprenant une première extrémité destinée à venir en contact avec un collecteur du moteur électrique, et une seconde extrémité connectée électriquement à la borne d'alimentation, - des moyens de connexion électrique du balai avec la borne d'alimentation, comprenant un organe conducteur primaire, relié à la borne, et un organe conducteur secondaire, relié à la seconde extrémité du balai, - au moins une bobine d'induction, reliant électriquement l'organe conducteur primaire et l'organe conducteur secondaire. Dans certains cas, par exemple en cas de blocage mécanique du moteur électrique, des courants excessifs passent dans la plaque porte-balai, entraînant une élévation rapide de température au sein du moteur électrique. Une telle élévation de température peut entraîner l'endommagement, voire la destruction, de ce moteur électrique, par exemple en entraînant un départ d'incendie, qui aurait pour effet d'endommager gravement l'installation électrique ainsi que les éléments se trouvant à proximité. Afin de remédier à cet inconvénient, on prévoit généralement, comme par exemple dans le document précité FR 2 915 638, un élément conducteur fusible, définit par deux parties conductrices reliées par une partie fusible, et des moyens élastiques générant une force élastique d'écartement des parties conductrices l'une de l'autre. Cet élément conducteur fusible est monté en série avec la bobine d'induction et les organes conducteurs. En cas de température excessive, la partie fusible rompt, entraînant l'écartement, par les moyens élastiques, des deux parties conductrices, et ainsi l'ouverture du circuit électrique. Un tel dispositif est généralement satisfaisant à l'état neuf. Toutefois, les moyens élastiques peuvent perdre de leur élasticité au cours du temps, si bien que l'écartement élastique des parties conductrices précitées peut être insuffisant dans certains cas. L'invention a notamment pour but de remédier à cet inconvénient, en fournissant une plaque porte-balai sécurisée à l'aide de moyen fusible sensible à la température ne nécessitant aucun moyen élastique d'écartement.

A cet effet, l'invention a notamment pour objet une plaque porte-balais de moteur électrique, comportant : - au moins une borne d'alimentation, - au moins un balai électriquement conducteur, comprenant une première extrémité destinée à venir en contact avec un collecteur et une seconde extrémité connectée électriquement à la borne d'alimentation, - des moyens de connexion électrique du balai avec la borne d'alimentation, comprenant un organe conducteur primaire, relié à la borne, et un organe conducteur secondaire, relié à la seconde extrémité du balai, - au moins une bobine d'induction, s'étendant entre une première extrémité connectée électriquement à l'organe conducteur primaire, et une seconde extrémité connectée électriquement à l'organe conducteur secondaire, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un élément conducteur fusible, agencé entre l'une des première ou seconde extrémités de la bobine d'induction et l'organe conducteur primaire ou secondaire correspondant, propre à autoriser le passage de courant entre la bobine d'induction et l'organe conducteur primaire ou secondaire tant que sa température est inférieure à un seuil, et à interrompre ledit passage de courant lorsque sa température est supérieure ou égale au seuil. En cas de fusion de l'élément conducteur fusible, celui-ci fond et se détache de l'extrémité de la bobine d'induction ou de l'organe conducteur correspondant. La liaison électrique entre la bobine et l'organe conducteur est alors rompue sans qu'il ne soit nécessaire de les écarter l'une de l'autre à l'aide de moyens élastiques. Une plaque porte-balai selon l'invention peut comporter en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. - L'élément conducteur fusible est fixé, d'une part, à la première ou seconde extrémité de la bobine d'induction et, d'autre part, l'organe conducteur primaire ou secondaire correspondant. - L'élément conducteur fusible est serti sur la première ou seconde extrémité de la bobine d'induction, et/ou serti sur l'organe conducteur primaire ou secondaire correspondant. - L'élément conducteur fusible est réalisé dans un matériau présentant un point de fusion à une température sensiblement égale au seuil. - L'élément conducteur fusible est réalisé dans un alliage à base d'étain, présentant de préférence un point de fusion sensiblement compris entre 190 et 240°C, par exemple sensiblement égale à 227°C. - La première ou seconde extrémité de la bobine d'induction est espacé d'une distance au moins égale à 2 mm, de préférence entre 3 et 4 mm, de l'organe conducteur primaire ou secondaire correspondant, l'élément conducteur fusible s'étendant le long de cette distance pour connecter électriquement cette première ou seconde extrémité et cet organe conducteur primaire ou secondaire correspondant tant que la température de cet élément conducteur fusible est inférieure à son point de fusion. - La plaque porte-balais comporte une borne d'alimentation positive, et une borne d'alimentation négative, au moins un premier balai électriquement conducteur, de préférence deux premiers balais, comprenant une première extrémité destinée à venir en contact avec le collecteur et une seconde extrémité connectée électriquement à la borne d'alimentation positive, au moins un second balai électriquement conducteur, de préférence deux seconds balais, comprenant une première extrémité destinée à venir en contact avec le collecteur et une seconde extrémité connectée électriquement à la borne d'alimentation négative, des premiers moyens de connexion électrique de chaque premier balai avec la borne d'alimentation positive, comprenant un premier organe conducteur primaire, relié à la borne d'alimentation positive, et un premier organe conducteur secondaire, relié à la seconde extrémité de chaque premier balai, des seconds moyens de connexion électrique de chaque second balai avec la borne d'alimentation négative, comprenant un second organe conducteur primaire, relié à la borne d'alimentation négative, et un second organe conducteur secondaire, relié à la seconde extrémité de chaque second balai, une première bobine d'induction, s'étendant entre une première extrémité connectée électriquement au premier organe conducteur primaire, et une seconde extrémité connectée électriquement au premier organe conducteur secondaire, et une seconde bobine d'induction, s'étendant entre une première extrémité connectée électriquement au second organe conducteur primaire, et une seconde extrémité connectée électriquement au second organe conducteur secondaire, au moins un élément conducteur fusible, agencés entre la première et/ou la seconde bobine d'induction et l'organe conducteur primaire et/ou secondaire correspondant. - La plaque porte-balais comporte un support en matériau diélectrique, de forme sensiblement plane, sur lequel sont agencés chaque borne d'alimentation, chaque balai conducteur, chaque organe conducteur primaire et secondaire, et chaque bobine d'induction. - Au moins un organe conducteur primaire et/ou secondaire est formé par une piste conductrice, de préférence métallique, par exemple en cuivre, agencée sur une face du support.

L'invention concerne également un moteur électrique comportant une plaque porte-balai tel que définie précédemment. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faites en se référant aux figures annexées parmi lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'une plaque porte-balai selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, sur laquelle une première face de la plaque est visible ; - la figure 2 est une vue de dessous de la plaque porte-balai de la figure 1, montrant une seconde face de cette plaque ; - la figure 3 est une vue en perspective d'un détail de la plaque porte-balai des figures 1 et 2. On a représenté sur les figures une plaque porte-balai 10, destinée à équiper un moteur électrique, notamment pour un équipement d'un véhicule automobile. Par exemple, la plaque porte-balai 10 peut équiper un moteur pour un actionneur de boîte de vitesses, ou pour un ventilateur. La plaque porte-balai 10 comporte un support 12, de forme sensiblement plane et annulaire. Ce support 12 est réalisé dans un matériau diélectrique, par exemple par moulage d'une matière plastique.

De manière classique, le support 12 présente une ouverture centrale 14, à travers laquelle un collecteur, porté par un arbre d'un élément rotor du moteur électrique, est destiné à s'étendre. Le support 12 présente une première face 12A, visible sur la figure 1, et une seconde face 12B opposée à la première, visible sur la figure 2.

La plaque porte-balai 10 comporte au moins un balai 16, 17 agencé sur la première face 12A du support 12. Dans l'exemple représenté, la plaque porte-balai 10 est adaptée pour un moteur électrique à quatre pôles, et comporte donc deux paires de balais dont l'une est positive et l'autre est négative. Les balais de chaque paire sont alignés et se font face radialement. Dans ce qui suit, les balais de la paire positive sont appelés « premiers balais 16 », et les balais de paire négative sont appelés « seconds balais 17 ». En variante, la plaque porte-balai 10 pourrait ne comporter qu'un unique premier balai et un unique second balai. Les premier 16 et second 17 balais sont répartis régulièrement autour de l'ouverture centrale 14 du support 12, de sorte qu'une première extrémité 16A, respectivement 17A, de chaque premier balai 16, respectivement second balai 17, soit en contact avec le collecteur lorsque celui-ci s'étend à travers cette ouverture centrale 14.

Les premiers balais 16, respectivement seconds balais 17, comportent également une deuxième extrémité 16B, respectivement 17B, destinée à être reliée électriquement à des moyens 20 d'alimentation électrique qui seront décrits ultérieurement. De préférence, la plaque porte-balai 10 comporte pour chaque balai 16, 17, un tube de logement respectif 18, dans lequel s'étend longitudinalement ce balai 16, 17. Dans l'exemple représenté, chaque balai 16, 17 présente une forme générale de parallélépipède, et chaque tube 18 présente une forme de parallélépipède complémentaire. Chaque balai 16, 17 est guidé longitudinalement par son tube de logement 18. En d'autres termes, chaque balai 16, 17 est mobile sur une liaison glissière orientée radialement, définie par son tube de logement 18. Habituellement, un ressort de rappel (non représenté) est agencé dans chaque tube 18 pour exercer sur le balai 16, 17 correspondant une force radiale orientée de façon à assurer un contact permanent de ce balai 16, 17 sur le collecteur.

Comme indiqué précédemment, la plaque porte-balai 10 comporte des moyens 20 d'alimentation électrique, comprenant notamment une borne d'alimentation positive 20+ et une porte d'alimentation négative 20-. La plaque porte-balai 10 comporte des moyens 22 de connexion électrique reliant électriquement les secondes extrémités 16B, 17B des balais 16, 17 aux moyens d'alimentation électrique 20. Plus particulièrement, les moyens de connexion 22 comprennent des premiers moyens de connexion électrique 22A connectés avec la borne d'alimentation positive 20+, et des seconds moyens de connexion électrique 22B connectés à la borne d'alimentation négative 20-.

Les premiers moyens de connexion électrique 22A comprennent un premier organe conducteur primaire 24A, relié à la borne d'alimentation positive 20+, et un premier organe conducteur secondaire 20B, relié à la seconde extrémité 16B des deux premiers balais 16. A cet effet, des premiers cordons de raccordement électrique 26 sont prévus pour raccorder la seconde extrémité 16B de chaque premier balai 16 a une partie de raccordement 27 respective ménagée sur le premier organe secondaire 24B. Une première bobine d'induction 28 s'étend entre le premier organe conducteur primaire 24A et le premier organe conducteur secondaire 24B, afin d'assurer la liaison électrique entre ces deux premiers organes conducteurs. La première bobine d'induction 28 présente une première extrémité 28A connecté au premier organe conducteur primaire 24A, et une seconde extrémité 28B connectée au premier organe conducteur secondaire 24B. Cette première bobine 28 est destinée à atténuer les perturbations de courant dans les premiers moyens de connexion électrique 22A. De manière similaire, les seconds moyens de connexion électrique 22B comprennent un second organe conducteur primaire 30A, relié à la borne d'alimentation négative 20-, et un second organe conducteur secondaire 30B, relié à la seconde extrémité 17A de chaque second balai 17. A cet effet, des seconds cordons de raccordement électrique 32 sont prévus pour raccorder la seconde extrémité 17B de chaque second balai 17 a une partie de raccordement 33 respective ménagée sur le second organe secondaire 30B.

Une seconde bobine d'induction 34 s'étend entre le second organe conducteur primaire 30A et le second organe conducteur secondaire 30B, afin d'assurer la liaison électrique entre ces deux premiers organes conducteurs. Cette première bobine 28 est destinée à atténuer les perturbations de courant dans les premiers moyens de connexion électrique 22A. La seconde bobine d'induction 34 présente une première extrémité 34A connecté au second organe conducteur primaire 30A, et une seconde extrémité 34B connecté au second organe conducteur secondaire 30B. Cette seconde bobine 34 est destinée à atténuer les perturbations de courant dans les seconds moyens de connexion électrique 22B. On notera que les première 28 et seconde 34 bobines d'induction sont de préférence montées sur la première face 12A du support 12, et que les organes conducteurs primaires 24A, 30A et secondaires 24B, 30B sont agencés sur la seconde face 12B du support 12. Avantageusement, les organes conducteurs primaires 24A, 30A et secondaires 24B, 30B sont formés par des pistes conductrices, généralement métalliques, par exemple en cuivre.

L'une des première 28 ou seconde 34 bobines d'induction porte, à l'une des ses extrémités, un élément conducteur fusible 36, représenté plus en détail sur la figure 3. Dans l'exemple décrit, on a représenté l'élément conducteur fusible 36 sur la première extrémité 28 A de la première bobine 28. En variante, ou en complément, un élément conducteur fusible peut être agencé sur l'une des extrémités de la seconde bobine 34. Un tel élément conducteur fusible, et son agencement, seraient alors similaire à ceux qui seront décrits ci-dessous, et ne seront donc pas décrits davantage. Conformément à l'exemple représenté sur la figure 3, l'élément conducteur fusible 36 est propre à autoriser le passage de courant entre la bobine 28 et le premier organe conducteur primaire 24A tant que sa température est inférieure à un seuil, et à interrompre ledit passage de courant lorsque sa température est supérieure ou égale audit seuil. Ledit seuil est choisi en fonction de la température susceptible d'être générée en cas de défaillance du moteur, ou de blocage mécanique de celui-ci. A cet effet, on choisira avantageusement un élément conducteur fusible 36 réalisé, par exemple par moulage, dans un matériau présentant un point de fusion à une température sensiblement égale audit seuil. Ainsi, lorsque la température de cet élément conducteur fusible 36 atteint la température de fusion, cet élément conducteur fond et se détache au moins de la bobine d'induction 28 et/ou de l'organe conducteur 24A correspondant. A titre d'exemple, l'élément conducteur fusible 36 est réalisé par moulage dans un alliage à base d'étain, présentant de préférence un point de fusion sensiblement compris entre 190 et 240 °C, par exemple sensiblement égal à 227°C. Dans l'exemple représenté, l'élément conducteur 36 comporte une première partie 36A fixée à l'extrémité 28A de la bobine d'induction 28, par exemple par sertissage. Il comporte par ailleurs, une deuxième partie 36B, fixée à l'organe conducteur 24A, par exemple par sertissage. Une partie intermédiaire 36C joint les première 36A et seconde 36B parties de l'élément conducteur fusible 36. On notera que la longueur de cette partie intermédiaire 36C est sensiblement égale à l'épaisseur du support 12. En effet, comme précisé précédemment, la bobine d'induction 28 est agencée sur la première face 12A, et l'organe conducteur 24A est agencé sur la seconde face 12B du support 12. Ainsi, l'extrémité 28A de la bobine d'induction 28 est espacée de l'organe conducteur 24A d'une distance suffisante pour permettre le détachement de l'organe conducteur 36 lors de la fusion de celui-ci, sans qu'il ne soit nécessaire de prévoir des moyens élastiques pour écarter cette extrémité 28A de l'organe conducteur 24A.

De préférence, ladite distance est supérieure à 2mm, par exemple comprise entre 3 et 4 mm. En effet, une telle distance comprise entre 3 et 4 mm est considérée comme optimale. Par ailleurs, la section de la partie intermédiaire 36C est choisie en fonction de la puissance du moteur, donc de l'intensité de courant susceptible de passer à travers cette partie intermédiaire 36C. On notera que l'invention permet l'utilisation de bobines 28, 34, simples, dont le bobinage est réalisé en cuivre. En particulier, l'invention n'exploite aucunement l'élasticité de la bobine 28, 34, et ne nécessite donc pas l'utilisation d'une bobine réalisée dans un matériau particulier adapté pour fournir une telle élasticité.

Il apparaît clairement que le porte-balai selon l'invention permet de protéger rapidement le moteur en cas d'avarie. Il évite alors tout risque d'incendie, assurant donc la sécurité des personnes, du moteur, et des équipements à proximité de ce moteur. On notera que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation précédemment décrit, mais pourrait présenter diverses variantes sans sortir du cadre des revendications.

Claims

REVENDICATIONS1. Plaque porte-balais (10) de moteur électrique, comportant : - au moins une borne d'alimentation (20+, 20-), - au moins un balai électriquement conducteur (16, 17), comprenant une première extrémité (16A, 17A) destinée à venir en contact avec un collecteur et une seconde extrémité (16B, 17B) connectée électriquement à la borne d'alimentation (20+, 20-), - des moyens (22A, 22B) de connexion électrique du balai (16, 17) avec la borne d'alimentation (20+, 20-), comprenant un organe conducteur primaire (24A, 30A), relié à la borne (20+, 20-), et un organe conducteur secondaire (24B, 30B), relié à la seconde extrémité (16B, 17B) du balai (16, 17), - au moins une bobine d'induction (26, 34), s'étendant entre une première extrémité (26A, 34A) connectée électriquement à l'organe conducteur primaire (24A, 30A), et une seconde extrémité (26B, 34B) connectée électriquement à l'organe conducteur secondaire (24B, 30B), caractérisé en ce qu'il comporte au moins un élément conducteur fusible (36), agencé entre l'une des première (16A, 17A) ou seconde (16B, 17B) extrémités de la bobine d'induction (16, 17) et l'organe conducteur primaire (24A, 30A) ou secondaire (24B, 30B) correspondant, propre à autoriser le passage de courant entre la bobine d'induction (26, 34) et l'organe conducteur primaire (24A, 30A) ou secondaire (24B, 30B) tant que sa température est inférieure à un seuil, et à interrompre ledit passage de courant lorsque sa température est supérieure ou égale au seuil.
2. Plaque porte-balais (10) selon la revendication 1, dans lequel l'élément conducteur fusible (36) est fixé, d'une part, à la première (26A, 34A) ou seconde (26B, 34B) extrémité de la bobine d'induction (26, 34) et, d'autre part, l'organe conducteur primaire (24A, 30A) ou secondaire (24B, 30B) correspondant.
3. Plaque porte-balais (10) selon la revendication 2, dans lequel l'élément conducteur fusible (36) est serti sur la première (24A, 30A) ou seconde (24B, 30B) extrémité de la bobine d'induction (26, 34), et/ou serti sur l'organe conducteur primaire (24A, 30A) ou secondaire (24B, 30B) correspondant.
4. Plaque porte-balais (10) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel l'élément conducteur fusible (36) est réalisé dans un matériau présentant un point de fusion à une température sensiblement égale au seuil.
5. Plaque porte-balais (10) selon la revendication 4, dans lequel l'élément conducteur fusible (36) est réalisé dans un alliage à base d'étain, présentant depréférence un point de fusion sensiblement compris entre 190 et 240°C, par exemple sensiblement égale à 227°C.
6. Plaque porte-balais (10) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel la première (26A, 34A) ou seconde (26B, 34B) extrémité de la bobine d'induction (26, 34) est espacé d'une distance au moins égale à 2 mm, de préférence entre 3 et 4 mm, de l'organe conducteur primaire (24A, 30A) ou secondaire (24B, 30B) correspondant, l'élément conducteur fusible (36) s'étendant le long de cette distance pour connecter électriquement cette première (26A, 34A) ou seconde (26B, 34B) extrémité et cet organe conducteur primaire (24A, 30A) ou secondaire (24B, 30B) correspondant tant que la température de cet élément conducteur fusible (36) est inférieure à son point de fusion.
7. Plaque porte-balais (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant : - une borne d'alimentation positive (20+), et une borne d'alimentation négative (20-), - au moins un premier balai (16) électriquement conducteur, de préférence deux premiers balais (16), comprenant une première extrémité (16A) destinée à venir en contact avec le collecteur et une seconde extrémité (16B) connectée électriquement à la borne d'alimentation positive (20+), - au moins un second balai (17) électriquement conducteur, de préférence deux seconds balais (17), comprenant une première extrémité (17A) destinée à venir en contact avec le collecteur et une seconde extrémité (17B) connectée électriquement à la borne d'alimentation négative (20-), - des premiers (22A) moyens de connexion électrique de chaque premier balai (16) avec la borne d'alimentation positive (20+), comprenant un premier organe conducteur primaire (24A), relié à la borne d'alimentation positive (20+), et un premier organe conducteur secondaire (24B), relié à la seconde extrémité (16B) de chaque premier balai (16), - des seconds (22B) moyens de connexion électrique de chaque second balai (17) avec la borne d'alimentation négative (20-), comprenant un second organe conducteur primaire (30A), relié à la borne d'alimentation négative (20-), et un second organe conducteur secondaire (30B), relié à la seconde extrémité (17B) de chaque second balai (17), - une première bobine d'induction (26), s'étendant entre une première extrémité (26A) connectée électriquement au premier organe conducteur primaire (24A), et une seconde extrémité (26B) connectée électriquement au premier organe conducteur secondaire (24B), et- une seconde bobine d'induction (34), s'étendant entre une première extrémité (34A) connectée électriquement au second organe conducteur primaire (30A), et une seconde extrémité (34B) connectée électriquement au second organe conducteur secondaire (30B), - au moins un élément conducteur fusible (36), agencés entre la première (26) et/ou la seconde (34) bobine d'induction et l'organe conducteur primaire (24A, 30A) et/ou secondaire (24B, 30B) correspondant.
8. Plaque porte-balais (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un support (12) en matériau diélectrique, de forme sensiblement plane, sur lequel sont agencés chaque borne d'alimentation (20+, 20-), chaque balai conducteur (16, 17), chaque organe conducteur primaire (24A, 30A) et secondaire (24B, 30B), et chaque bobine d'induction (24, 34).
9. Plaque porte-balais (10) selon la revendication 8, dans lequel au moins un organe conducteur primaire (24A, 30A) et/ou secondaire (24B, 30B) est formé par une piste conductrice, de préférence métallique, par exemple en cuivre, agencée sur une face (12B) du support (12).
10. Moteur électrique, caractérisé en ce qu'il comporte une plaque porte-balais (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.