FR2996076A1

FR2996076A1 - Collecteur de machine electrique et module d'induit ainsi que machine electrique equipee d'un tel module

Info

Publication number: FR2996076A1
Application number: FR1359007A
Authority: FR
Inventors: Lars-Dirk Anding
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2013-09-19
Publication date: 2014-03-28
Anticipated expiration: 2033-09-19
Also published as: FR2996076B1; CN103683694B; CN103683694A; DE102012216995A1

Abstract

Collecteur (15) de machine électrique notamment de moteur à courant continu comportant un corps isolant (20) et un ensemble de lamelles de collecteur (21) fixées dans le corps isolant (20) et juxtaposées dans la direction périphérique avec un intervalle. Les lamelles ont à leur extrémité un crochet de branchement (22) pour raccorder un enroulement d'induit 13. Sur le côté des lamelles (21) à l'opposé des arrêtes de branchement (22), le corps isolant 20 a une région conique (25) par rapport à son axe longitudinal avec une pente constante et dont le diamètre diminue en direction du côté opposé à celui des crochets de branchement (22).

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un collecteur de ma- chine électrique notamment de moteur à courant continu comportant un corps isolant et un ensemble de lamelles de collecteur fixées dans le corps isolant et juxtaposées dans la direction périphérique avec un in- tervalle, ces lamelles ayant à une extrémité chaque fois un crochet de branchement pour raccorder un enroulement d'induit. L'invention se rapporte également à un module d'induit équipé d'un tel collecteur et à une machine électrique avec un tel mo- dule d'induit. Etat de la technique On connaît un tel collecteur selon le document DE 10 2010 028 666 Al. Le collecteur assure l'alimentation en courant des enroulements d'un module d'induit par l'intermédiaire de balais en carbone appliqués contre les lamelles du collecteur. Les balais en car- bone sont fixés habituellement dans un support de balai installé de manière fixe dans le boîtier qui loge le moteur électrique. Pour monter le collecteur qui fait partie du module d'induit, on le glisse dans le boîtier et les balais en carbone coopèrent avec les lamelles de collecteur. Les balais en carbone sont poussés par la force d'un ressort contre les la- melles de collecteur. Pour cela, lorsqu'on introduit axialement le module d'induit, il faut repousser les balais en carbone contre la force développée par les éléments de ressort, radialement vers l'extérieur pour que les balais en carbone ne butent pas par leur surface latérale, sur les côtés du collecteur car cela génèrerait la poursuite de l'introduction du module d'induit et risquerait d'endommager les balais en carbone. Dans ces conditions et selon l'état de la technique, il est habituel d'emmancher sur l'arbre d'induit du module d'induit, un accessoire de forme conique qui coopère avec les balais en carbone lorsqu'on introduit le module d'induit et repousse les balais radialement vers l'extérieur, pour arriver dans la zone des lamelles de collecteur. L'inconvénient de cette solution est que d'une part il faut un accessoire ce qui augmente le coût et le travail de montage et, d'autre part il faut veiller à ce que l'accessoire ne gêne pas le fonction- nement du moteur électrique. C'est pourquoi il faut soit fixer l'accessoire sur l'arbre d'induit soit garantir par construction que le mouvement axial de l'organe complémentaire pendant le fonctionnement ne dérange pas le fonctionnement du moteur électrique. Partant de cet état de la technique, la présente invention a pour but de développer un collecteur de machine électrique selon le type défini ci-dessus et qui évite tout accessoire pour déplacer radiale-ment les balais en carbone pendant le montage du module d'induit. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un collecteur de ma- chine électrique du type défini ci-dessus caractérisé en ce que sur le côté des lamelles, à l'opposé des arrêtes de branchement, le corps isolant a une région conique par rapport à son axe longitudinal avec de préférence une pente constante et son diamètre diminue en direction du côté opposé à celui des crochets de branchement.

En d'autres termes et contrairement à l'état de la tech- nique, il n'y a pas d'éléments ou d'accessoires séparés pour écarter radialement les balais de carbone car cette fonction est remplie par le corps isolant portant les lamelles du collecteur ou sur lequel ces lamelles sont fixées en ce que le corps isolant a une région de forme co- nique qui assure l'écartement ou le déplacement radial vers l'extérieur des balais en carbone pendant le montage du module d'induit. Cette région conique a en outre l'avantage d'être formée en une seule pièce avec le corps isolant réalisé par injection. Les moyens de fabrication de la région conique sont ainsi réduits au minimum. En particulier, il n'y a pas de travail de montage supplémentaire et il n'y a pas lieu de prendre des mesures constructives qui seraient par ailleurs nécessaires dans le cas d'un accessoire pour écarter les balais de carbone et qui seraient montés mobiles axialement sur l'arbre d'induit. Pour éviter les dommages des surfaces latérales des ba- lais en carbone et en outre minimiser les contraintes exercées sur les balais en carbone lorsqu'ils arrivent latéralement sur la région conique du corps isolant, il est avantageux que le corps isolant comporte un perçage traversant pour l'arbre d'induit et que la région conique arrive radialement au moins pratiquement jusqu'au perçage traversant. Ainsi, notamment si les surfaces latérales des balais en carbone ont une sur- face inclinée ou un congé sur leurs côtés tournés vers l'arbre d'induit, on évite les efforts transversaux ou les contraintes transversales qui seraient exercées sur les balais en carbone excluant ainsi tout dommage. Pour permettre une transition en douceur entre la région conique du corps isolant et les lamelles de collecteur, et notamment en évitant tout dommage aux surfaces des balais en carbone appliquées sur les lamelles de collecteur, il est en outre prévu selon l'invention que la région conique rejoint la région cylindrique du côté opposé des extrémités des lamelles munies des crochets de branchement et dont le diamètre correspond au diamètre des lamelles de collecteur installées sur le corps isolant. On optimise en outre ou on minimise les contraintes exercées sur les balais en carbone si la région transitoire entre la région conique et la région cylindrique présente un arrondi, ce qui minimise notamment les contraintes linéaires sur les surfaces des balais en car- bone appliqués contre les lamelles de collecteur. On optimise ou on protège encore plus les balais en car- bone au montage si ces lamelles de collecteur rejoignent, dans la direction longitudinale, la région cylindrique du corps isolant sans laisser d'intervalle. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un collecteur de machine électrique représenté dans les dessins annexés dans lesquels les mêmes éléments ou les élé- ments de mêmes fonctions portent les mêmes références. Ainsi - la figure 1 est une vue de côté d'un module d'induit selon l'invention, - la figure 2 est une vue de détail en perspective du collecteur du module d'induit de la figure 1.

Description d'un mode de réalisation de l'invention La figure 1 montre une partie d'une machine électrique 100 sous la forme d'un moteur à courant continu tel que ceux utilisés pour l'équipement de confort des véhicules automobiles, en particulier pour les lève-vitres, les actionneurs de réglage des sièges, le toit ouvrant ou des fonctions analogues.

Le moteur électrique 100 comporte un module d'induit 10 muni d'un arbre d'induit 11. L'arbre d'induit 11 porte un corps de rotor ou d'induit 12 avec un enroulement d'induit 13 à plusieurs bobinages dans les rainures du corps de rotor 12. Les enroulements de l'induit 13 sont reliés électriquement au collecteur 15 selon l'invention. Le collec- teur 15 assure l'alimentation électrique des différents enroulements du bobinage 13 et coopère avec les balais 16 appliqués à la périphérie du collecteur 15 en étant poussés par un des ressorts contre le collecteur 15. Pour cela, les balais 16 sont installés de manière fixe, connue en soi et non détaillée dans des supports de balais avec un carquois 17 pour chaque balai en carbone 16. Les balais en carbone 16 sont poussés axialement dans la direction de la double flèche 18 par la force de ressort. Comme le montre le mieux la combinaison des figures 1 et 2, le collecteur 16 solidaire en rotation de l'arbre d'induit 11 a un corps isolant 20 en matière plastique réalisé par injection et dont la périphérie extérieure est garnie d'un ensemble de lamelles de collecteur 15 fixées dans le corps isolant 20 et juxtaposées dans la direction périphérique avec chaque fois un intervalle. Les lamelles de collecteur 21, habi- tuellement en cuivre, ont sur leur côté tourné vers le corps de rotor 12, au niveau des extrémités de lamelle, des crochets de branchement 22 auxquels on fixe les différents enroulements du bobinage d'induit 13 notamment par soudage ou brasage. Selon l'invention, le corps isolant 20 est muni sur le côté non tourné vers le corps de rotor 12, d'une région conique 25 sur le côté opposé à celui du corps de rotor 12, par rapport à l'axe longitudinal du corps isolant 20 ou de l'arbre d'induit 11. Comme le montre notamment la figure 2, le corps isolant 20 a en outre un perçage traversant 26 recevant l'arbre d'incuit 11 de sorte que le corps isolant 20 a une forme de manchon. Le diamètre de la région conique 25 diminue en direction du côté opposé à celui du corps de rotor 12 jusqu'à la surface frontale avant 27. A ce niveau, la région conique 25 a un diamètre extérieur qui correspond pratiquement au diamètre de l'arbre d'induit 11, c'est-à-dire que la région conique 25 arrive radialement pratiquement jusqu'au niveau de l'arbre d'induit 11. La région conique 25 a une surface d'écartement 28 de forme conique radiale, périphérique, qui, dans l'exemple de réalisation représenté a une pente constante. A partir du côté tourné vers le corps de rotor 12 en passant par un arrondi 29 la région 25 rejoint la région cylindrique 30. Le diamètre extérieur de la région cylindrique 30 correspond au diamètre extérieur du collecteur 15 dans la région des lamelles de collecteur 21. En outre, les lamelles de collecteur 21 rejoignent axia- lement de manière directe, c'est-à-dire sans laisser d'intervalle, la région cylindrique 30 du corps isolant 20. En pratique, on réalise un tel corps isolant 20 avec des lamelles de collecteur 21 en développant un composant en forme de manchon, dans lequel on réalise les lamelles de collecteur 21 que l'on place dans un outil d'injection pour réaliser le corps isolant 20. On in- jecte le corps isolant 20 avec de la matière plastique liquide sous pression élevée dans l'outil d'injection (moule d'injection) puis on forme les différentes lamelles de collecteur 21 en formant des fentes longitudinales 31 dans le corps en forme de manchon ; comme le montre la fi- gure 2, les fentes longitudinales 31 dépassent la région cylindrique 30 pour arriver jusque dans la région conique 25. Au montage du module d'induit 10 dans la machine élec- trique 100 on le glisse dans la direction de la flèche 32 dans la machine électrique 100. Les balais en carbone 16 chargés par ressort et poussés en direction de l'arbre d'induit 11 coopèrent avec la région conique 25 du corps isolant 20; le mouvement du module d'induit 10 dans la direction de la flèche 32 repousse les balais en carbone radialement vers l'extérieur du fait qu'ils glissent sur la surface d'écartement 28. Les balais en carbone 16 passent ainsi sur la région conique 25, l'arrondi 29 et la région cylindrique 30 jusque dans la région des lamelles de collec- teur 21 comme cela est représenté à la figure 1 ce qui correspond à la position axiale de fin de course du module d'induit 10 par rapport au balai en carbone 16 du collecteur. Le module d'induit 10 décrit ci-dessus ou la machine électrique 100 peuvent être adaptés de différentes manières, sans sortir du cadre de l'invention. Dans la réalisation décrite on a une région conique 25 sur le corps isolant 20 servant au montage du module d'induit 10, à repousser radialement vers l'extérieur les balais en carbone 16 sollicités vers l'intérieur par la force d'un ressort jusqu'à ce que les ba- lais arrivent en coopération avec les lamelles de collecteur 21.10 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 10 Module d'induit 11 Arbre d'induit 12 Corps d'induit 13 Bobinage d'induit 15 Collecteur 16 Balai en carbone 17 Carquois de balai 20 Corps isolant 21 Lamelle de collecteur 22 Crochet de branchement à l'extrémité d'une lamelle 25 Région conique 26 Perçage traversant pour l'arbre d'induit 27 Surface frontale 28 Surface d'écartement de forme conique 29 Arrondi 30 Région cylindrique 31 Fente longitudinale 32 Flèche 100 Machine électrique25

Claims

REVENDICATIONS1°) Collecteur (15) de machine électrique (100) notamment de moteur à courant continu comportant un corps isolant (20) et un ensemble de lamelles de collecteur (21) fixées dans le corps isolant (20) et juxtapo- sées dans la direction périphérique avec un intervalle, ces lamelles ayant à une extrémité chaque fois un crochet de branchement (22) pour raccorder un enroulement d'induit (13), collecteur caractérisé en ce que sur le côté des lamelles (21) à l'opposé des arrêtes de branchement (22), le corps isolant (20) a une région conique (25) par rapport à son axe longitudinal avec de préférence une pente constante et son diamètre diminue en direction du côté opposé à celui des crochets de branchement (22).
2°) Collecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps isolant (20) comporte un perçage traversant (26) pour recevoir l'arbre d'induit (11) et la région conique (25) arrive radialement pratiquement jusqu'au perçage traversant (26).
3°) Collecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que sur le côté tourné vers les crochets de branchement (22), la région conique (25) rejoint une région cylindrique (30) dont le diamètre corres- pond au diamètre des lamelles de collecteur (21) installées sur le corps isolant (20).
4°) Collecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la région transitoire entre la région conique (25) et la région cylindrique (30) est un arrondi (29).
5°) Collecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce quedans la direction longitudinale, les lamelles de collecteur (21) rejoignent la région cylindrique (30) sans laisser d'intervalle.
6°) Collecteur selon la revendication 1, caractérisé par des fentes longitudinales (31) dans la direction périphériques entre les lamelles de collecteur (21) et arrivant jusque dans la région conique (25).
7°) Collecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la région conique (25) est réalisée en une seule pièce avec le corps isolant (20) notamment en matière plastique et l'ensemble est de préférence réalisé par injection.
8°) Module d'induit (10) comportant un arbre d'induit (11) avec un corps de rotor (12) solidaire de l'arbre d'induit (11) et comportant des enroulements d'induit (13) et sur l'arbre d'induit (11), un collecteur (15) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, notamment de moteur à courant continu comportant un corps isolant (20) et un ensemble de lamelles de collecteur (21) fixées dans le corps isolant (20) et juxtaposées dans la direction périphérique avec un intervalle, ces lamelles ayant à une extrémité chaque fois un crochet de branchement (22) pour raccorder un enroulement d'induit (13), et sur le côté des lamelles (21) à l'opposé des arrêtes de branchement (22), le corps isolant (20) a une région conique (25) par rapport à l'axe longitudinal du corps isolant (20) avec de préférence une pente constante et dont le diamètre diminue en direction du côté opposé à celui des crochets de branchement (22).
9°) Machine électrique (100) notamment moteur à courant continu comportant un module d'induit (10) selon la revendication 8 et un dispositif de balai de carbone (16) mobiles radialement par rapport à l'axe longitudinal de l'arbre d'induit (11).35