FR3039336A1

FR3039336A1 -

Info

Publication number: FR3039336A1
Application number: FR1656798A
Authority: FR
Inventors: Takashi Hirabayashi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-07-22
Filing date: 2016-07-14
Publication date: 2017-01-27
Anticipated expiration: 2036-07-14
Also published as: US20170025910A1; FR3039336B1; US10432051B2; DE102016113456A1; JP6500669B2; CN106374640B; CN106374640A; JP2017028849A

Abstract

Un moteur à courant continu (2) comprend une culasse cylindrique (14) constituant une trajectoire magnétique, des noyaux magnétiques (15) fixés sur une périphérie interne de la culasse afin d'être agencés à intervalles réguliers le long d'une direction circonférentielle de la culasse, et un conducteur de champ qui génère un champ magnétique pour magnétiser les noyaux magnétiques lorsqu'ils sont alimentés avec un courant. Le conducteur de champ comprend des conducteurs entre les noyaux (18a), dont chacun s'étend dans une direction axiale de la culasse afin d'être disposé entre les noyaux magnétiques adjacents de manière circonférentielle. Chacun des conducteurs entre les noyaux est formé en intégrant une première partie conductrice qui génère un champ magnétique à appliquer sur l'un des noyaux magnétiques adjacents de manière circonférentielle et une seconde partie conductrice qui génère un champ magnétique à appliquer sur l'autre des noyaux magnétiques adjacents de manière circonférentielle.

Description

MOTEUR A COURANT CONTINU ET SON PROCEDE DE FABRICATION

La présente invention concerne un moteur de type à bobinage de champ.

Description de l'art connexe Généralement, pour proposer un moteur compact et à rendement élevé, il est nécessaire d'utiliser des bobines enroulées ordinaires pour augmenter le facteur de remplissage. Le brevet japonais 4811286 décrit une technique d'enroulement de bobine dans laquelle une partie d'attaque d'une bobine n'obstrue habituellement pas l'enroulement de la bobine. De manière spécifique, ce document de brevet décrit une bobine de champ enroulée sur le chant formée en enroulant un fil carré ayant une section transversale rectangulaire dans le sens de la largeur (dans la direction longitudinale).

Cependant, la bobine de champ enroulée sur le chant, telle que décrite dans ce document de brevet, présente encore un problème qui réside dans le fait qu' il est nécessaire de laisser un espace entre les bobines de champ adjacentes pour éviter l'interférence entre elles, et par conséquent, le facteur de remplissage est réduit. Résumé

Un mode de réalisation exemplaire propose un moteur à courant continu comprenant : une culasse cylindrique constituant une trajectoire magnétique ; des noyaux magnétiques fixés sur une périphérie interne de la culasse afin d'être agencés à des intervalles réguliers le long d'une direction circonférentielle de la culasse ; et un conducteur de champ qui génère un champ magnétique afin de magnétiser les noyaux magnétiques lorsqu'ils sont alimentés avec un courant, dans lequel le conducteur de champ comprend des conducteurs entre les noyaux, dont chacun s'étend dans une direction axiale de la culasse afin d'être disposé entre les noyaux magnétiques adjacents de manière circonférentielle, chacun des conducteurs entre les noyaux étant formé en intégrant une première partie conductrice qui génère un champ magnétique à appliquer sur l'un des noyaux magnétiques adjacents de manière circonférentielle et une seconde partie conductrice qui génère un champ magnétique à appliquer sur l'autre des noyaux magnétiques adjacents de manière circonférentielle.

Selon le mode de réalisation exemplaire, on propose un moteur à courant continu compact et à haut rendement dont le facteur de remplissage dans le conducteur de champ est augmenté. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement de la description suivante comprenant les dessins et les revendications.

Brève description des dessins Dans les dessins joints :

La figure 1 est une vue en développement représentant un conducteur de bobine de première couche, un conducteur de bobine de deuxième couche et un conducteur de bobine de troisième couche d'un moteur de démarreur en tant que moteur à courant continu selon un premier mode de réalisation de l'invention ;

La figure 2 est une vue en coupe d'un démarreur comprenant le moteur à courant continu selon le premier mode de réalisation de l'invention ;

La figure 3 est une vue en coupe de la figure 2 prise sur la ligne III-III ;

La figure 4 est une vue en perspective du conducteur de bobine de première couche ;

La figure 5 est une vue en perspective du conducteur de bobine de deuxième couche ;

La figure 6 est une vue en perspective du conducteur de troisième couche ;

La figure 7 est une vue en perspective d'un conducteur de champ du moteur à courant continu selon le premier mode de réalisation de l'invention ; et

La figure 8 est une vue en coupe d'un démarreur comprenant un moteur de démarreur en tant que moteur à courant continu selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.

Modes de réalisation préférés de l'invention

Premier mode de réalisation

La figure 2 est une vue en coupe d'un démarreur comprenant un moteur de démarreur 2 en tant que moteur à courant continu selon un premier mode de réalisation de l'invention. Comme représenté sur la figure 2, le démarreur 1 comprend un arbre de sortie 3 entraîné en rotation par le moteur 2, un pignon 4 monté sur l'arbre 3, un levier 6 et un commutateur électromagnétique 5. Le démarreur 1 est du type dénommé « à engrènement par pignon » dans lequel le levier 6 est entraîné par la force d'attraction du commutateur électromagnétique 5 pour pousser le pignon 4 vers une couronne non représentée d'un moteur (vers le côté gauche de la figure 5). Étant donné que la structure d'un tel démarreur du type à engrènement par pignon est bien connue, le moteur 2 est décrit de manière détaillée dans la partie suivante.

Le moteur 2 comprend un dispositif de champ du type électromagnétique, un induit 7 disposé en rotation au niveau de la circonférence interne du dispositif de champ, un commutateur 8 monté sur l'arbre de l'induit 7 et des balais 9 disposés au niveau de la circonférence externe du collecteur 8. Comme représenté sur la figure 3, l'induit 7 comprend un arbre d'induit 7a, un noyau d'induit 7b monté sur la périphérie externe de l'arbre d'induit 7a et une bobine d'induit 7c enroulée dans les fentes formées dans le noyau d'induit 7b. La figure 3 est une vue en coupe de la figure 2 prise sur la ligne III-III. Le collecteur 8 comprend une base d'isolant cylindrique 8a réalisée avec un matériau isolant tel que de la résine, et des segments de collecteur 8b maintenus par la base d'isolant 8a afin d'être agencés sous une forme cylindrique. La base d'isolant 8a est montée à la presse sur la circonférence externe d'une extrémité de l'arbre d'induit 8a. Les segments de collecteur 8b sont isolés les uns des autres par la base d'isolant 8a. La bobine d'induit 7c est raccordée à une radiale 8c disposée au niveau de l'extrémité axiale de la base d'isolant 8a.

Dans ce mode de réalisation, les balais 9 sont au nombre de quatre et disposés le long de la circonférence du collecteur 8. Ces balais 9 sont comprimés contre les périphéries externes des segments de collecteur 8b par les ressorts de balai 10. Comme représenté sur la figure 7, parmi les quatre balais 9, deux balais positifs 9 sont raccordés à une barre de connexion 12 par des fils de masse 11. D'autre part, deux balais négatifs 9 (non représentés) sont mis à la terre par un bâti d'extrémité 13 du moteur 2, qui fait partie d'un circuit de terre. Dans ce mode de réalisation, bien que le ressort de balai 10 est un ressort plat, ce peut être un ressort hélicoïdal. Comme représenté sur la figure 3, le dispositif de champ comprend une culasse cylindrique 14 constituant un circuit magnétique, des noyaux magnétiques 15 fixés sur la périphérie interne de la culasse 14 et un conducteur de champ qui génère un champ magnétique pour magnétiser les noyaux magnétiques 15 lorsqu'ils sont alimentés en courant.

La culasse 14 est constituée avec une culasse externe 14a et une culasse interne 14b qui sont assemblées l'une sur l'autre dans la direction radiale. La culasse externe 14a et la culasse interne 14b sont fabriquées individuellement en arrondissant chacune des deux plaques d'acier selon une forme cylindrique. La culasse interne 14b est plus petite en épaisseur et en longueur axiale que la culasse externe 14b. La longueur axiale de la culasse interne 14b est approximativement la même que celle des noyaux magnétiques 15 (voir la figure 2). C'est-à-dire que la culasse interne 14b est disposée pour s'étendre sur la zone axiale dans laquelle les noyaux magnétiques 15 sont disposés.

Les extrémités axiales de la culasse externe 14a font saillie dans la direction axiale à partir des extrémités de la culasse interne 14b. Dans la partie suivante, les parties de culasse externe 14a, qui font saillie dans la direction axiale à partir des extrémités de la culasse interne 14b sont désignées comme étant la partie étendue 14c (voir la figure 2) . Dans ce mode de réalisation, la culasse 14 comprend une première partie de trajectoire magnétique ayant une grande zone transversale formée par le chevauchement de la culasse externe 14a et de la culasse interne 14b et une seconde partie de trajectoire magnétique ayant une petite zone transversale formée par la partie étendue 14c de la culasse externe 14a. Entre la première partie de trajectoire magnétique et la seconde partie de trajectoire magnétique, on prévoit un décrochement radial. Dans la partie suivante, l'espace formé axialement à l'extérieur du décrochement radial, c'est-à-dire l'espace formé à la circonférence interne de la partie étendue 14c, est désigné comme étant « l'espace étagé ».

Comme représenté sur la figure 3, les noyaux magnétiques 15 sont au nombre de quatre et fixés sur la périphérie interne de la culasse 14 par les vis 16 afin d'être positionnés dans quatre positions régulièrement espacées le long de la circonférence interne de la culasse 14. Comme représenté sur la figure 1, la forme transversale du noyau magnétique 15 dans la direction perpendiculaire à la direction radiale est un cercle allongé dans lequel la longueur dans la direction axiale (dans la direction verticale sur la figure 1.) est supérieure à la largeur dans la direction circonférentielle (dans la direction horizontale sur la figure 1) . La largeur, dans la direction circonférentielle du noyau magnétique 15 est approximativement constante ou augmente progressivement à partir du côté faisant face à la culasse 14 vers le côté opposé à la culasse 14 dans la direction radiale. Comme représenté sur la figure 3, le noyau magnétique 15 est prévu, de manière solidaire, avec une partie de bord 17 au niveau de son extrémité radiale sur le côté de culasse opposé. La partie de bord 17 a une forme d'arc circulaire le long de la direction circonférentielle dans la section transversale dans la direction perpendiculaire à la direction axiale, et est disposée afin de former un petit entrefer avec la périphérie externe du noyau d'induit 7b. Dans la partie suivante, les termes « noyau magnétique 15 » ne comprennent pas la partie de bord 17.

Le conducteur de champ comprend trois conducteurs de bobine 18 de la première à la troisième couche (le conducteur de bobine de première couche 18, le conducteur de bobine de deuxième couche 18 et le conducteur de bobine de troisième couche 18) qui sont empilés dans la direction radiale. Comme représenté sur la figure 1, chaque conducteur de bobine 18 comprend des conducteurs entre les noyaux 18a, chacun disposé afin de s'étendre dans la direction axiale entre deux noyaux magnétiques 15 adjacents, et des parties inférieures en forme de U 18b, assemblant chacune deux conducteurs entre les noyaux 18a adjacents selon une forme de ü. Le conducteur de bobine 18 peut être formé en enroulant sur le chant, ou en coupant et en comprimant un élément de plaque conductrice (élément de plaque en cuivre, par exemple), ayant une section transversale rectangulaire en une forme prédéterminée. Dans le cas dans lequel le conducteur de bobine 18 est formé en réalisant des processus de coupe et de pression, le traitement d'isolation électrique est de préférence réalisé après achèvement des processus de coupe et de pression, parce qu'un film d'isolation d'un élément de plaque peut être endommagé pendant les processus de coupe et de pression. Le traitement d'isolation électrique peut être un revêtement d'isolation dans lequel on applique de la poudre de résine isolante sur la surface d'un élément de plaque.

Le conducteur entre les noyaux 18a est formé en intégrant une partie conductrice pour générer le champ magnétique à appliquer sur l'un des noyaux magnétiques 15 adjacents et une autre partie conductrice pour générer le champ magnétique à appliquer sur l'autre noyau magnétique 15. Comme représenté sur la figure 3, le conducteur entre les noyaux 18a a une largeur circonférentielle plus grande que la distance circonférentielle entre les parties de bord 17 des deux noyaux magnétiques 15 adjacents et chevauche de manière circonférentielle sur l'une de ces parties de bord 17 au niveau de sa une extrémité circonférentielle et chevauche, de manière circonférentielle, sur l'autre partie de bord 17 au niveau de son autre extrémité circonférentielle. Plus spécifiquement, la largeur circonférentielle du conducteur entre les noyaux 18a est approximativement la même que la distance entre les deux noyaux magnétiques 15 adjacents, de sorte que le conducteur entre les noyaux 18a est disposé étroitement entre les deux noyaux magnétiques 15 adjacents.

Dans la partie suivante, les quatre noyaux magnétiques 15 de chaque couche représentés sur la figure 1, sont désignés comme étant le premier noyau magnétique 15, le deuxième noyau magnétique 15, le troisième noyau magnétique 15 et le quatrième noyau magnétique 15 respectivement dans l'ordre de gauche à droite sur la figure 1. Pour chacun de ces noyaux magnétiques 15, le côté supérieur et le côté inférieur sur la figure 1 sont définis comme étant un côté arrière et un côté avant, respectivement. En outre, les trois conducteurs de bobine 18 empilés dans la direction radiale sont désignés comme étant le conducteur de bobine de première couche 18, le conducteur de bobine de deuxième couche 18 et le conducteur de bobine de troisième couche 18 dans l'ordre radialement de l'extérieur vers l'intérieur. La figure 1 représente le conducteur de bobine 18 des couches respectives développées dans la direction circonférentielle et observées depuis le côté radialement interne.

Le conducteur de bobine de première couche 18 est composé des conducteurs entre les noyaux 18a, dont deux conducteurs adjacents respectifs sont assemblés par les parties inférieures en forme de ü 18b au niveau du côté avant du deuxième noyau magnétique 15 ou du côté arrière du troisième noyau magnétique 15 ou du côté avant du quatrième noyau magnétique 15. Comme représenté par la ligne en pointillés sur la figure 1, chaque partie inférieure en forme de U 18b est pliée radialement à l'extérieur (vers le côté arrière sur la figure 1) . Dans la partie suivante, la partie pliée de la partie inférieure en forme de U 18b est désignée comme étant une partie pliée 18c. Le conducteur entre les noyaux 18a disposé entre le premier noyau magnétique 15 et le deuxième noyau magnétique 15, est formé avec une saillie 18d qui fait saillie dans la direction axiale vers l'extrémité du côté opposé à la partie inférieure en forme de U 18b. Cette saillie 18d sert de partie de jonction pour s'assembler avec un élément de fusion 19, expliqué ultérieurement, (voir la figure 7) . Le conducteur entre les noyaux 18a disposé entre le quatrième noyau magnétique 15 et le cinquième noyau magnétique 15 est prévu avec une partie de jonction 18e pour s'assembler avec le conducteur de bobine de deuxième couche 18. Cette partie de jonction 18e est formée en pliant le conducteur entre les noyaux 18a vers le centre circonférentiel du quatrième noyau magnétique 15 du côté opposé à la partie inférieure en forme de U 18b.

Le second conducteur de bobine de deuxième couche 18 est composé de conducteurs entre les noyaux 18a, dont deux conducteurs respectifs adjacents sont assemblés par les parties inférieures en forme de ü 18b au niveau du côté avant du premier noyau magnétique 15, ou du côté arrière du deuxième noyau magnétique 15 ou du côté avant du troisième noyau magnétique 15. Comme représenté par la ligne pleine sur la figure 1, chaque partie inférieure en forme de U 18b est pliée radialement vers 1'intérieur (vers le côté avant sur la figure 1) afin de former la partie pliée 18c. Le conducteur entre les noyaux 18a disposé entre le quatrième noyau magnétique 15 et le premier noyau magnétique 15 est prévu avec une partie de jonction 18f pour s'assembler avec le conducteur de bobine de troisième couche 18. Cette partie de jonction 18f est formée en pliant le conducteur entre les noyaux 18a vers le centre circonférentiel du premier noyau magnétique 15 au niveau du côté opposé à la partie inférieure en forme de U 18b. Le conducteur entre les noyaux 18a disposé entre le troisième noyau magnétique 15 et le quatrième noyau magnétique 15 est prévu avec une partie de jonction 18g pour s'assembler avec le conducteur de bobine de première couche 18. Cette partie de jonction 18g est formée en pliant le conducteur entre les noyaux 18a vers le centre circonférentiel du quatrième noyau magnétique 15 du côté opposé à la partie inférieure en forme de U 18b.

Le conducteur de bobine de troisième couche 18 est composé des conducteurs entre les noyaux 18a, dont deux conducteurs adjacents respectifs sont assemblés par les parties inférieures en forme de U 18b au niveau du côté avant du deuxième noyau magnétique 15, ou du côté arrière du troisième noyau magnétique 15, ou du côté avant du quatrième noyau magnétique 15. Comme représenté par la ligne en pointillés sur la figure 1, chaque partie inférieure en forme de ü 18b est pliée radialement vers l'extérieur afin de former la partie pliée 18c. Le conducteur entre les noyaux 18a disposé entre le premier noyau magnétique 15 et le deuxième noyau magnétique 15 est prévu avec une partie de jonction 18h pour s'assembler avec le conducteur de bobine de deuxième couche 18. Cette partie de jonction 18h est formée en pliant le conducteur entre les noyaux 18a vers le centre circonférentiel du premier noyau magnétique 15 du côté opposé à la partie inférieure en forme de U 18b. Le conducteur entre les noyaux 18a est disposé entre le quatrième noyau magnétique 15 et le premier noyau magnétique 15 est formé avec une saillie 18i qui fait saillie dans la direction axiale vers l'extrémité du côté opposé à la partie inférieure en forme de U 18b. Cette saillie 18i sert de partie de jonction pour s'assembler avec la barre de connexion 12.

La partie de jonction 18e du conducteur de bobine de première couche 18 et la partie de jonction 18g du conducteur de bobine de deuxième couche 18 est assemblée par soudage ou similaire. La partie de jonction 18f du conducteur de bobine de deuxième couche 18 et la partie de jonction 18h du conducteur de bobine de troisième couche 18 sont assemblées par soudage ou similaire. C'est-à-dire que les conducteurs de bobine 18 de la première à la troisième couche, sont raccordés en série afin de former le conducteur de champ. Ce conducteur de champ est tel que la saillie 18d prévue dans le conducteur de bobine de première couche 18 est raccordée à un élément de tirage 20 du moteur 2 par l'élément de fusion 19, et que la saillie 18i prévue dans le conducteur de bobine de troisième couche 18 est raccordée à la barre de connexion 12. Comme représenté sur la figure 3, les conducteurs de bobine 18 des couches respectives sont formés de sorte que les épaisseurs de plaque (les épaisseurs dans la direction radiale) et la largeur circonférentielle de leurs conducteurs entre les noyaux 18 sont différentes les unes des autres. Spécifiquement, le conducteur de bobine radialement externe 18 est plus petit en épaisseur de plaque et plus grand en largeur circonférentielle que le conducteur de bobine radialement interne 18. C'est-à-dire que les conducteurs entre les noyaux 18a du conducteur de bobine de première couche 18 sont plus petits en épaisseur de plaque et plus grands en largeur circonférentielle que celles du conducteur de bobine de deuxième couche 18 et les conducteurs entre les noyaux 18a du conducteur de bobine de deuxième couche 18 sont plus petits en épaisseur de plaque et plus grand en largeur circonférentielle que celles du conducteur de bobine de troisième couche 18.

Pour les conducteurs de bobine de première couche et de troisième couche 18, chaque partie inférieure en forme de U 18b est disposée sur le côté faisant face au noyau magnétique 15 correspondant dans la direction axiale. D'autre part, pour le conducteur de bobine de deuxième couche 18, chaque partie inférieure en forme de U 18b est disposée sur le côté opposé au noyau magnétique 15 correspondant dans la direction axiale. La partie pliée 18c prévue dans la partie inférieure en forme de U 18b du conducteur de bobine de première couche 18 est disposée à l'intérieur de l'espace étagé qui se produit en raison de la différence de diamètre interne entre la première partie de trajectoire magnétique et la seconde partie de trajectoire magnétique de la culasse 14 (voir la figure 2) ., De manière spécifique, la partie pliée 18c est disposée dans l'espace formé au niveau de la circonférence interne de la partie étendue 14c de la culasse externe 14a. Lorsque l'espace défini par la partie inférieure en forme de U 18 et les conducteurs entre les noyaux 18a qui sont axialement opposés à cette partie inférieure en forme de U 18 est désigné comme étant un espace en forme de U, la partie pliée 18c prévue dans la partie inférieure en forme de U 18b du conducteur de bobine de deuxième couche 18 est positionnée dans l'espace en forme de U du conducteur de bobine de troisième couche 18. De même, la partie pliée 18c prévue dans la partie inférieure en forme de U 18b du conducteur de bobine de troisième couche 18 est positionnée dans l'espace en forme de U du conducteur de bobine de deuxième couche 18. L'élément de tirage 20 est un élément en forme de plaque réalisé avec un matériau conducteur tel que le cuivre. Comme représenté sur la figure 2, l'élément de tirage 20 est maintenu par un passe-fil 21 réalisé à partir de caoutchouc, et monté sur la culasse 14. Une extrémité de l'élément de tirage 20 est étirée du passe-fil 21 jusqu'à 1'extérieur.de la culasse 14 et raccordée à un boulon de borne en M 23 du commutateur électromagnétique 5 par le biais d'un fil conducteur de moteur 22. L'autre extrémité de l'élément de tirage 20 est étirée du passe-fil 21 à l'intérieur de la culasse 14 et assemblée à l'élément de fusion 19. L'élément de fusion 19 est un élément de type plaque réalisé avec un matériau (acier, par exemple) dont la résistance est supérieure à celles des matériaux de l'élément de tirage 20 et des conducteurs de bobine 18. Comme représenté sur la figure 7, l'élément de fusion 19 comprend une partie transversale minimum 19a entre ses extrémités en amont et en aval auxquelles sa zone transversale devient minimum.

Le premier mode de réalisation de l'invention propose les avantages suivants. 1) Chacun des conducteurs de bobine 18 des couches respectives constituant le conducteur de champ comprend les conducteurs entre les noyaux 18a, chacun disposé afin de s'étendre dans la direction axiale entre deux noyaux magnétiques 15 adjacents. Le conducteur entre les noyaux 18a est formé en intégrant la partie conductrice pour générer le champ magnétique à appliquer sur l'un des noyaux magnétiques 15 adjacents et une autre partie conductrice pour générer le champ magnétique à appliquer sur l'autre noyau magnétique 15. La largeur circonférentielle du conducteur entre les noyaux 18a est approximativement identique à la distance circonférentielle entre les noyaux magnétiques 15 adjacents. Selon cette configuration, étant donné qu'il n'est pas nécessaire de prendre en considération 1'interférence entre la partie conductrice qui génère le champ magnétique à appliquer sur le un noyau magnétique 15 et une autre partie conductrice qui génère le champ magnétique à appliquer sur l'autre noyau magnétique 15, le conducteur entre les noyaux 18a peut être disposé en utilisant un espace mort pour éviter l'interférence. Par conséquent, étant donné que l'espace d'enroulement prévu entre les deux noyaux magnétiques 15 adjacents peut être utilisé efficacement, le facteur de remplissage entre les deux noyaux magnétiques 15 adjacents peut être augmenté. Pour cette raison, le moteur 2 peut être réalisé pour être compact du point de vue de la taille et pour produire une puissance élevée. 2) Le conducteur de bobine 18 de chaque couche est disposé de sorte que les parties inférieures en forme de U 18b sont positionnées du côté avant et du côté arrière, de manière alternée. C'est-à-dire que le conducteur de bobine 18 de chaque couche a une forme qui décrit des méandres autour des noyaux magnétiques 15. Le conducteur de bobine de deuxième couche 18 est disposé de sorte que ses parties inférieures en forme de U 18b sont positionnées du côté opposé au conducteur de bobine de première couche 18 et au conducteur de bobine de troisième couche 18 dans la direction axiale. Selon cette configuration, étant donné que les parties inférieures en forme de U 18b ne se concentrent pas d'un côté des noyaux magnétiques 15 dans la direction axiale, et par conséquent, la distribution de flux magnétique peut être uniformisée, le moteur 2 peut être réalisé pour être compact du point de vue de la taille et produire une puissance élevée. De plus, étant donné que les parties inférieures en forme de ü 18b d'un conducteur de bobine 18 ne recouvrent pas les parties inférieures en forme de ü 18b d'un autre conducteur de bobine 18 qui sont adjacentes entre elles dans la direction empilée, il est possible d'empêcher l'occurrence d'un court-circuit entre les parties inférieures en forme de U 18b dû à une mauvaise isolation entre elles même lorsque le moteur 2 est alimenté en continu avec un courant fort. 3) Les parties inférieures en forme de U 18b de chaque conducteur de bobine 18 sont pliées au niveau de leurs extrémités axiales. Par conséquent, la longueur axiale des conducteurs de bobine 18 peut être réduite sans augmenter leur résistance électrique. Par exemple, si la largeur axiale des parties inférieures en forme de U 18b est plus petite que la largeur circonférentielle des conducteurs entre les noyaux 18a au lieu de plier les extrémités des parties inférieures en forme de U 18b, la résistance des parties inférieures en forme de U 18b augmente, amenant la quantité de génération de chaleur à augmenter. Selon ce mode de réalisation dans lequel les parties inférieures en forme de U 18b de chaque conducteur de bobine 18 sont pliées au niveau de leurs extrémités axiales, étant donné que leur résistance n'augmente pas, le moteur 2 peut être rendu compact sans sacrifier la propriété de résistance thermique. 4) Le conducteur de bobine de première couche 18 disposé du côté le plus à l'extérieur dans la direction empilée, est disposé de sorte que la partie pliée 18c de chaque partie inférieure en forme de U 18b est positionnée à 1'intérieur de l'espace étagé de la culasse 14. Par conséquent, il est possible d'empêcher l'occurrence d'un court-circuit entre la culasse 14 et la partie pliée 18c même lorsque le moteur 2 est alimenté en continu avec un courant fort. 5) La culasse 14 est constituée de la culasse externe 14a et de la culasse interne 14b qui sont assemblées l'une au-dessus de l'autre dans la direction radiale. La culasse externe 14a et la culasse interne 14b sont fabriquées individuellement en arrondissant chacune de deux plaques d'acier en une forme cylindrique. Selon cette configuration, la culasse 14 peut être fabriquée à un coût bas par rapport au cas dans lequel la culasse 14 est fabriquée en arrondissant une plaque d'acier épaisse en une forme cylindrique. De plus, étant donné que la longueur axiale de la culasse interne 14b est plus petite que celle de la culasse externe 14a, l'espace étagé peut être formé au niveau de la circonférence interne de la partie étendue 14c de la culasse externe 14a simplement en faisant chevaucher la culasse externe 14a et la culasse interne 14b l'une sur l'autre dans la direction radiale. C'est-à-dire que l'espace étagé peut être formé sans usinage de coupe. 6) Le conducteur de bobine 18 de chaque couche comprend les quatre conducteurs entre les noyaux 18a chacun disposés de manière adjacente à deux des noyaux magnétiques 15, les quatre conducteurs entre les noyaux 18a étant raccordés en série par le biais des parties inférieures en forme de U 18b. Le conducteur de champ est formé en raccordant en série les conducteurs de bobine 18 des couches respectives, qui sont empilés dans la direction radiale. Selon cette configuration, on peut obtenir une performance de couple élevée avec le petit nombre de couches. Par conséquent, selon ce mode de réalisation, étant donné que le nombre de films isolants ou d'éléments isolants pour l'isolation entre les couches adjacentes peut être réduit, il est possible d'augmenter le facteur de remplissage pour réduire ainsi la taille du moteur 2. 7) Les conducteurs de bobine 18 sont formés en utilisant des éléments de plaque ayant une forme transversale rectangulaire. Par conséquent, étant donné que le facteur de remplissage peut être augmenté, le moteur 2 peut être réalisé pour être compact du point de vue de la taille et pour produire une puissance plus élevée par rapport à un cas dans lequel les conducteurs de bobine 18 sont formés en utilisant des fils ronds. 8) Les conducteurs entre les noyaux 18a du conducteur radialement externe des conducteurs de bobine 18 adjacents sont plus grands en largeur circonférentielle que ceux du conducteur radialement interne des conducteurs de bobine 18 adjacents. C'est-à-dire qu'étant donné que la largeur circonférentielle des conducteurs entre les noyaux 18a est déterminée en fonction de la distance circonférentielle entre les noyaux magnétiques 15 qui sont adjacents entre eux dans la direction circonférentielle, il est possible d'empêcher l'occurrence d'un espace inutile entre les noyaux magnétiques adjacents afin d'augmenter ainsi le facteur de remplissage. Le conducteur de bobine radialement externe 18 est plus petit en épaisseur radiale (épaisseur de plaque) que le conducteur de bobine radialement interne 18. Par conséquent, il est possible de réduire la différence dans la zone transversale entre les conducteurs de bobine 18 adjacents bien qu'ils sont différents en largeur circonférentielle entre eux. Par exemple, bien que la largeur circonférentielle des conducteurs entre les noyaux 18a du conducteur de bobine de première couche 18 est supérieure à celle du conducteur de bobine de deuxième couche 18, étant donné que l'épaisseur de plaque des conducteurs entre les noyaux 18a du conducteur de bobine de deuxième couche 18 est supérieure à celle du conducteur de bobine de première couche 18, la différence dans la zone transversale entre eux peut être réduite. Par conséquent, étant donné que les conducteurs de bobine 18 des couches respectives peuvent être uniformisés en quantité de génération de chaleur, et par conséquent, la quantité de génération de chaleur d'une partie qui génère le plus de chaleur peut être réduite, la performance de résistance thermique du moteur 2 peut être augmentée. 9) Entre le conducteur de bobine de première couche 18 et l'élément de tirage 20, on prévoit l'élément de fusion 19 dont la résistance est supérieure à celles de conducteur de bobine de première couche 18 et de l'élément de tirage 20. Par conséquent, même si un courant fort inattendu circule de manière continue à travers le moteur 2, le moteur 2 peut être protégé parce que la partie transversale minimum 19a de l'élément de fusion 19 fond immédiatement. 10) Les conducteurs de bobine 18 des couches respectives peuvent être formés en enroulant sur chant des éléments de plaque conductrice ayant une section transversale rectangulaire. Dans ce cas, les formes développées des conducteurs de bobine 18, comme représenté sur la figure 1, peuvent être moulées de manière continue. 11) Les conducteurs de bobine 18 des couches respectives peuvent être formés en coupant et en comprimant des éléments de plaque. Dans ce cas, les formes de méandre développées des conducteurs de bobine 18, comme représenté sur la figure 1, peuvent être facilement moulées. 12) Les conducteurs de bobine 18 des couches respectives peuvent être recouverts avec de la poudre isolante réalisée à partir de résine au niveau de leurs surfaces pour être isolés après avoir été moulés selon les formes représentées sur la figure 1. Dans ce cas, les conducteurs de bobine 18 peuvent être formés par de simples processus de coupe et de pression. 13) La configuration du premier mode de réalisation atteint un facteur de remplissage élevé avec le petit nombre de tours de bobine par pôle. Par conséquent, le moteur 2 selon le premier mode de réalisation est approprié pour un moteur de démarreur qui fonctionne en basse tension et puissance de courant élevée.

Ensuite, on décrit d'autres modes de réalisation de l'invention. Dans les modes de réalisation suivants, les pièces, les parties ou composants qui sont identiques ou équivalents à ceux du premier mode de réalisation du point de vue de la structure sont indiqués par les mêmes numéros de référence ou mêmes chiffres.

Deuxième mode de réalisation

La figure 8 est une vue en coupe d'un démarreur comprenant un moteur de démarreur tel qu'un moteur à courant continu selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Dans le deuxième mode de réalisation, un nombre pair (quatre dans ce mode de réalisation) de couches des conducteurs de bobine 18 sont empilées dans la direction radiale. Dans le deuxième mode de réalisation, les conducteurs de bobine 18 sont disposés de sorte que, pour le même noyau magnétique 15, les parties inférieures en forme de U 18 de deux des quatre conducteurs de bobine 18 sont positionnées sur le côté axialement opposé à celles des deux autres noyaux magnétiques 18. Sur la figure 8, les quatre conducteurs de bobine 18 sont représentés de sorte que leurs orientations axiales alternent dans la direction d'empilement. Cependant, ils peuvent être disposés de sorte que les deux conducteurs de bobine 18 qui sont adjacents dans la direction d'empilement, sont les mêmes dans l'orientation axiale les uns par rapport aux. autres. Par exemple, l'orientation axiale des conducteurs de bobine de première couche et de deuxième couche 18 peut être opposée à celle des conducteurs de bobine de troisième couche et de quatrième couche 18. En variante, l'orientation axiale des conducteurs de bobine de deuxième couche et de troisième couche 18 peut être opposée à celle des conducteurs de bobine de première couche et de quatrième couche 18. Le deuxième mode de réalisation procure des avantages similaires à ceux proposés par le premier mode de réalisation.

Autres modes de réalisation

Dans le premier mode de réalisation, la culasse 14 est composée de la culasse externe 14a et de la culasse interne 14b. C'est-à-dire que dans le premier mode de réalisation, la première partie de trajectoire magnétique et la seconde partie de trajectoire magnétique sont formées en assemblant deux plaques en acier l'une au-dessus de l'autre. Cependant, la première partie de trajectoire magnétique et la seconde partie de trajectoire magnétique peuvent être formées avec une seule plaque d'acier. Le moteur 2 du premier mode de réalisation est un moteur à courant continu à 4 pôles. Cependant, la présente invention peut être utilisée pour un moteur à courant continu à 6 pôles. Dans le premier mode de réalisation, le conducteur de champ est formé en raccordant en série les conducteurs de bobine 18 des couches respectives. Cependant, les conducteurs de bobine 18 des couches respectives ne doivent pas nécessairement être raccordés en série. Ils peuvent être raccordés en parallèle afin de constituer le conducteur de champ.

Dans le premier mode de réalisation, les quatre conducteurs entre les noyaux 18a sont assemblés en série par le biais des parties inférieures en forme de ü 18b, chacune disposées entre les noyaux magnétiques 15 adjacents afin de former le conducteur de bobine 18. Cependant, le premier mode de réalisation peut être modifié de sorte que les conducteurs de bobine séparés sont électriquement raccordés afin de former le conducteur de bobine 18. Dans le premier mode de réalisation, l'extrémité de chacune des parties inférieures en forme de U 18b du conducteur de bobine 18 est pliée afin de former la partie pliée 18c. Cependant, l'extrémité de chacune des parties inférieures en forme de ü 18b du conducteur de bobine 18 peut ne pas être pliée comme cela est le cas avec le deuxième mode de réalisation.

Les modes de réalisation préférés expliqués ci-dessus sont exemplaires de l'invention de la présente demande qui est décrite uniquement par les revendications jointes ci-dessous. Il faut comprendre que des modifications des modes de réalisation préférés peuvent être apportées comme cela peut se produire pour un homme de Γart.

Claims

REVENDICATIONS

1. Moteur à courant continu (2) comprenant : une culasse cylindrique (14) constituant une trajectoire magnétique ; des noyaux magnétiques (15) fixés sur une périphérie interne de la culasse afin d'être agencés à des intervalles réguliers le long d'une direction circonférentielle de la culasse ; et un conducteur de champ qui génère un champ magnétique afin de magnétiser les noyaux magnétiques lorsqu'ils sont alimentés avec un courant, dans lequel le conducteur de champ comprend des conducteurs entre les noyaux (18a), dont chacun s'étend dans une direction axiale de la culasse afin d'être disposé entre les noyaux magnétiques adjacents de manière circonférentielle, chacun des conducteurs entre les noyaux étant formé en intégrant une première partie conductrice qui génère un champ magnétique à appliquer sur l'un des noyaux magnétiques adjacents de manière circonférentielle, et une seconde partie conductrice qui génère un champ magnétique à appliquer sur l'autre des noyaux magnétiques adjacents de manière circonférentielle.
2. Moteur à courant continu selon la revendication 1, dans lequel chacun des noyaux magnétiques comprend une partie de bord (17) qui fait saillie dans la direction circonférentielle au niveau de son extrémité radialement opposée à la culasse, au moins l'un des conducteurs entre les noyaux a une largeur circonférentielle plus grande qu'une distance circonférentielle entre les parties de bord des noyaux magnétiques adjacents et est disposé de sorte que son extrémité circonférentielle recouvre de manière circonférentielle la partie de bord de l'un des noyaux magnétiques adjacents et son autre extrémité circonférentielle chevauche, de manière circonférentielle, la partie de bord de l'autre des noyaux magnétiques adjacents.
3. Moteur à courant continu selon la revendication 1, dans lequel au moins l'un des conducteurs entre les noyaux a une largeur circonférentielle qui est identique à une distance circonférentielle entre les noyaux magnétiques adjacents.
4. Moteur à courant continu selon la revendication 1, dans lequel la bobine de champ comprend des conducteurs de bobine (18) dont chacun est composé des conducteurs entre les noyaux adjacents de manière circonférentielle qui sont assemblés en forme de U, la bobine de champ étant formée comme les couches des conducteurs de bobine empilées dans une direction radiale de la culasse ou une direction d'empilement de couche.
5. Moteur à courant continu selon la revendication 4, dans lequel chacun des conducteurs de bobine comprend des parties inférieures en forme de U (18b) dont chacune assemble les conducteurs entre les noyaux adjacents de manière circonférentielle en une forme de U, les parties inférieures en forme de ü adjacentes de manière circonférentielle étant positionnées de manière axialement opposée entre elles sur le noyau magnétique positionné entre elles.
6. Moteur à courant continu selon la revendication 5, dans lequel la partie inférieure en forme de U du conducteur de bobine de l'une des couches empilées est axialement opposée à la partie inférieure en forme de U du conducteur de bobine d'une autre des couches empilées sur un même noyau des noyaux magnétiques.
7. Moteur à courant continu selon la revendication 6, dans lequel le nombre de couches empilées est pair, et les conducteurs de bobine sont disposés de sorte que les parties inférieures en forme de U des conducteurs de bobine de la moitié des couches empilées sont positionnées axialement à l'opposé des parties inférieures en forme de U des conducteurs de bobine de l'autre moitié des couches empilées sur un même noyau des noyaux magnétiques. 87 Moteur à courant—continu—selon—la—revendication 6,- dans lequel le nombre de couches empilées est impair, et une différence entre le nombre de couches empilées des conducteurs de bobine dont les parties inférieures en forme de U sont positionnées au niveau d'une extrémité axiale et le nombre de couches empilées de conducteurs de bobine dont les parties inférieures en forme de U sont positionnées au niveau de l'autre extrémité axiale par rapport à un même noyau des noyaux magnétiques, est égale à un.
9. Moteur à courant continu selon la revendication 5, dans lequel pour deux des couches empilées qui sont adjacentes dans la direction d'empilement de couches, les parties inférieures en forme de U sur un côté radialement interne et les parties inférieures en forme de U des conducteurs de bobine sur un côté radialement externe sont axialement opposées entre elles par rapport à un même noyau des noyaux magnétiques.
10. Moteur à courant continu selon la revendication 5, dans lequel la culasse comprend une première partie de trajectoire magnétique formant une trajectoire magnétique entre les noyaux magnétiques adjacents de manière circonférentielle et une seconde partie de trajectoire magnétique formant une trajectoire magnétique axiale vers l'extérieur des noyaux magnétiques, la seconde partie de trajectoire magnétique étant plus grande du point de vue du diamètre interne et plus petite en épaisseur de plaque que la première partie de trajectoire magnétique de sorte qu'un décrochement est formé entre la première partie de trajectoire magnétique et la seconde partie de trajectoire magnétique.
11. Moteur à courant continu selon la revendication 10, dans lequel - la culasse comprend une culasse externe (14a) et une culasse interne (14b) qui sont assemblées l'une au-dessus de l'autre dans la direction radiale, la culasse interne étant inférieure en longueur axiale à la culasse externe, une zone dans laquelle la culasse externe et la culasse interne se chevauchent, forme la première partie de trajectoire magnétique, et une partie étendue (14c) de la culasse externe faisant axialement saillie à partir des deux extrémités de la culasse interne forme la seconde partie de trajectoire magnétique.
12. Moteur à courant continu selon la revendication 10, dans lequel la seconde partie de trajectoire magnétique est radialement opposée aux parties inférieures en forme de U du conducteur de bobine de la couche radialement la plus externe des couches empilées.
13. Moteur à courant continu selon la revendication 5, dans lequel une largeur axiale des parties inférieures en forme de U d'au moins l'un des conducteurs de bobine est inférieure à une largeur circonférentielle des conducteurs entre les noyaux.
14. Moteur à courant continu selon la revendication 5, dans lequel lorsqu'un espace défini par l'une des parties inférieures en forme de U et les conducteurs entre les noyaux adjacents de manière circonférentielle qui sont axialement opposés à l'une des parties inférieures en forme de U, est désigné comme étant un espace en forme de U, au moins l'un des conducteurs de bobine comprend une partie épaisse (18c) formée dans chacune de ses parties inférieures en forme de U, la partie épaisse étant plus grande en épaisseur radiale que les conducteurs entre les noyaux, et positionnée dans l'espace en forme de U d'un autre conducteur des conducteurs de bobine qui est adjacent dans la direction d'empilement de couches à l'un des conducteurs de bobine.
15. Moteur à courant continu selon la revendication 10, dans lequel le conducteur de bobine de la couche radialement la plus externe des couches empilées comprend une partie épaisse (18c) formée dans chacune de ses parties inférieures en forme de U, la partie épaisse étant plus grande en épaisseur radiale que les conducteurs entre les noyaux, la partie épaisse étant positionnée dans un espace étagé qui se produit en raison de la différence de diamètre interne entre la première partie de trajectoire magnétique et la seconde partie de trajectoire magnétique.
16. Moteur à courant continu selon la revendication 14, dans lequel la partie épaisse est formée en pliant la partie inférieure en forme de U.
17. Moteur à courant continu selon la revendication 4, dans lequel dans au moins l'un des conducteurs de bobine, tous les conducteurs entre les noyaux chacun disposés entre les noyaux magnétiques adjacents sont raccordés en série par le biais des parties inférieures en forme de ü.
18. Moteur à courant continu selon la revendication 4, dans lequel au moins deux des conducteurs de bobine qui sont adjacents dans la direction d'empilement de couches sont raccordés en série.
19. Moteur à courant continu selon la revendication 4, dans lequel toutes les couches empilées des conducteurs de bobine sont raccordées en série.
20. Moteur à courant continu selon la revendication 4, dans lequel chacun des conducteurs de bobine a une forme transversale rectangulaire.
21. Moteur à courant continu selon la revendication 4, dans lequel chacun des noyaux magnétiques a une largeur circonférentielle qui est constante à partir de son extrémité sur un côté faisant face à la culasse jusqu'à son autre extrémité sur un côté opposé à la culasse ou qui est plus petite au niveau de la une extrémité qu'au niveau de l'autre extrémité, et pour tous les deux conducteurs de bobine qui sont adjacents entre eux dans la direction radiale en tant que direction d'empilement de couches, une largeur circonférentielle des conducteurs entre les noyaux du conducteur de bobine radialement externe est supérieure à une largeur circonférentielle des conducteurs entre les noyaux du conducteur de bobine radialement interne.
22. Moteur à courant continu selon la revendication 21, dans lequel une épaisseur dans la direction radiale externe d'empilement de couches des conducteurs entre les noyaux du conducteur de bobine est inférieure à une épaisseur dans le sens d'empilement radial interne des couches des conducteurs entre les noyaux du conducteur de bobine.
23. Moteur à courant continu selon la revendication 1, comprenant en outre un élément de tirage (20) qui est maintenu par un élément isolant (21) et monté sur la culasse pour fournir un courant au conducteur de champ à partir de l'extérieur de la culasse et un élément de fusion (19) qui a une résistance supérieure à l'élément de tirage et au conducteur de champ et est prévu dans un chemin de courant entre l'élément de tirage et le conducteur de champ.
24. Procédé pour fabriquer le moteur à courant continu selon la revendication 11, comprenant les étapes consistant à : former la culasse externe en arrondissant une plaque en acier en une forme cylindrique ; former la culasse interne en arrondissant une plaque d'acier en une forme cylindrique ; et assembler la culasse externe et la culasse interne l'une à l'autre.
25. Procédé pour fabriquer le moteur à courant continu selon la revendication 24, comprenant en outre l'étape consistant à mouler les conducteurs de bobine en enroulant sur le chant les éléments de plaque conductrice ayant une forme transversale rectangulaire.
26. Procédé pour fabriquer le moteur à courant continu selon la revendication 24, comprenant en outre l'étape consistant à mouler les conducteurs de bobine en coupant et en comprimant des éléments de plaque conductrice.
27. Procédé pour fabriquer le moteur à courant continu selon la revendication 25, comprenant en outre l'étape consistant à recouvrir les conducteurs de bobine moulés avec un élément isolant.
28. Démarreur pour démarrer un moteur à combustion interne, dans lequel le démarreur comprend le moteur à courant continu selon la revendication 1 au titre de son moteur de démarreur.