FR3045918A1 - COMPOSITION COMPRISING GRAPHITE FOR AN ELECTRIC MOTOR COLLECTOR - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet une composition (8) électriquement isolante comprenant du graphite. La présente invention a également pour objet un collecteur (10) de moteur électrique comprenant au moins deux lames (20, 30) séparées latéralement entre elles par un espace inter-lame (40), ledit espace inter-lame (40) étant rempli d'une composition (8).The present invention relates to an electrically insulating composition (8) comprising graphite. The present invention also relates to a collector (10) of electric motor comprising at least two blades (20, 30) laterally separated from each other by an inter-blade space (40), said inter-blade space (40) being filled with a composition (8).
Description
Composition comprenant du graphite pour collecteur de moteur électriqueComposition comprising graphite for an electric motor collector
La présente invention concerne le domaine général des moteurs électriques, en particulier les moteurs à courant continu ou les moteurs universels à courant continu ou à courant alternatif.The present invention relates to the general field of electric motors, in particular DC motors or universal DC or AC motors.
Plus précisément, l’invention concerne le domaine technique des groupes moto-ventilateurs (GMV) produisant un flux d'air puisé, et susceptibles, notamment, d'être utilisés dans un véhicule automobile pour assurer le refroidissement d'éléments fonctionnels et/ou la climatisation d'un habitacle du véhicule.More specifically, the invention relates to the technical field of motor-fan units (GMV) producing a pulsed air flow, and may, in particular, be used in a motor vehicle to ensure the cooling of functional elements and / or the air conditioning of a passenger compartment of the vehicle.
De manière générale, un groupe moto-ventilateur comprend un caisson de ventilation comprenant au moins une entrée d'air et au moins une sortie d'air. Le groupe moto-ventilateur comprend également une turbine disposée dans le caisson de ventilation, pour aspirer un flux d'air par l'entrée d'air et le refouler par la sortie d'air, et entraînée par un moteur d'entraînement, en particulier un moteur électrique.In general, a motor-fan unit comprises a ventilation box comprising at least one air inlet and at least one air outlet. The motor-fan unit also comprises a turbine arranged in the ventilation box, to suck a flow of air through the air intake and to discharge it through the air outlet, and driven by a drive motor, in particular an electric motor.
Un tel groupe moto-ventilateur est généralement placé dans un boîtier de chauffage, ventilation et/ou climatisation disposé sous une planche de bord dans une partie située à l'intérieur de l'habitacle du véhicule et séparée du compartiment moteur, à l'intérieur duquel se trouve l'unité de propulsion du véhicule.Such a motor-fan unit is generally placed in a heating, ventilation and / or air conditioning box disposed under a dashboard in a part located inside the vehicle cabin and separated from the engine compartment, inside. which is the propulsion unit of the vehicle.
Un groupe moto-ventilateur comprend généralement quatre parties principales que sont un inducteur, un induit, un collecteur et des balais. Les moteurs disposant de balais sont communément appelés moteurs à balais. L’inducteur, appelé également « champs », produit un flux magnétique dans le GMV. Il est constitué d’un électro-aimant qui engendre la force magnétomotrice nécessaire à la production du flux.A motor-fan unit generally comprises four main parts which are an inductor, an armature, a collector and brooms. Engines with brushes are commonly called brush motors. The inductor, also called "fields", produces a magnetic flux in the GMV. It consists of an electromagnet that generates the magnetomotive force needed to produce the flux.
Lorsque le GMV est bipolaire, c’est-à-dire à deux pôles, deux bobines excitatrices sont portées par deux pièces polaires montées à l’intérieur d’une culasse. En pratique, un GMV est multipolaire. Plus précisément, le nombre de pôles porté par l’inducteur dépend de la taille du GMV.When the GMV is bipolar, that is to say two poles, two exciter coils are carried by two pole pieces mounted inside a cylinder head. In practice, a GMV is multipolar. More precisely, the number of poles carried by the inductor depends on the size of the GMV.
Les bobines excitatrices sont alimentées en courant continu et sont composées de centaines de spires portant un courant relativement faible.The exciter coils are supplied with direct current and are composed of hundreds of turns carrying a relatively low current.
Les bobines excitatrices d’un inducteur multipolaire sont connectées de telle sorte que les pôles adjacents ont des polarités magnétiques contraires. L’induit est composé d’un ensemble de bobines identiques réparties uniformément autour d’un noyau cylindrique. Il est monté sur un arbre et tourne entre les pôles de l’inducteur.The exciter coils of a multipole inductor are connected such that the adjacent poles have opposite magnetic polarities. The armature is composed of a set of identical coils distributed uniformly around a cylindrical core. It is mounted on a shaft and rotates between the poles of the inductor.
Le collecteur est un ensemble cylindrique de lames, généralement réalisées en cuivre, monté sur un arbre, mais isolé de celui-ci par une couche isolante. Les lames sont séparées entre elles par des espaces inter-lames. La figure 1 illustre un mode de réalisation particulier d’un tel collecteur.The collector is a cylindrical set of blades, generally made of copper, mounted on a shaft, but isolated therefrom by an insulating layer. The blades are separated from each other by inter-blade spaces. Figure 1 illustrates a particular embodiment of such a collector.
Les balais viennent appuyer sur le collecteur et assurent ainsi le contact électrique entre l’induit et un circuit extérieur. La pression des balais sur le collecteur peut être réglée à une valeur appropriée grâce à des ressorts ajustables.The brushes press on the collector and thus ensure the electrical contact between the armature and an external circuit. The brush pressure on the manifold can be adjusted to an appropriate value by means of adjustable springs.
Les balais sont généralement en carbone car ce matériau possède une bonne conductivité électrique. De plus, ce matériau est assez doux pour ne pas user indûment le collecteur.Brushes are usually carbon because this material has good electrical conductivity. In addition, this material is soft enough not to unduly use the collector.
Il est également à noter qu’une petite quantité de cuivre peut être ajoutée au carbone afin d’améliorer la conductivité des balais.It should also be noted that a small amount of copper may be added to the carbon to improve the conductivity of the brushes.
Les conducteurs de véhicule automobile sont parfois amenés à traverser des gués plus ou moins profonds et avec plus ou moins de courant. Le niveau d’eau des passages à gué peut être très haut, à tel point que l’eau s’infiltre dans les groupes moto-ventilateurs, et notamment dans le moteur.Motor vehicle drivers sometimes have to cross fords more or less deep and with more or less power. The water level of the fording passages can be very high, so much so that the water infiltrates the motor-fan units, and especially the engine.
Il est d’ailleurs connu que l’eau infiltrée suite à la traversée de ces passages à gués provoque de nombreuses casses fusibles de groupes moto-ventilateurs. L’encrassement du collecteur a été identifié comme l’une des causes principales de ces casses fusibles. La figure 2 illustre un mode de réalisation particulier d’un collecteur encrassé. L’encrassement d’un collecteur peut également trouver son origine dans une pollution causée par une migration d’huile ou dans une usure mal maîtrisée des balais, générant une quantité importante de poussière de carbone non évacuée.It is also known that the water infiltrated following the crossing of these fords causes many fuse breaks motorcycle fans. Fouling of the collector has been identified as one of the main causes of these fuse breaks. Figure 2 illustrates a particular embodiment of a fouled collector. The fouling of a collector can also originate in pollution caused by an oil migration or in a poorly controlled wear of the brushes, generating a large amount of undissolved carbon dust.
Actuellement, les moteurs à balais sont très utilisés dans les groupes moto-ventilateurs. Ces derniers sont dotés de collecteurs qui ont des espaces inter-lames vides. Un espace inter-lame représente l’espace entre deux lames d’un collecteur.Currently, brush motors are widely used in motorcycle fan units. These are equipped with collectors that have empty inter-blade spaces. An interblade space represents the space between two blades of a collector.
Il est connu que l’eau combinée à la présence de cuivre et de carbone dans les balais favorise la création d’un amalgame sous la forme d’une pâte susceptible de remplir les espaces inter-lames du collecteur.It is known that water combined with the presence of copper and carbon in the brushes promotes the creation of an amalgam in the form of a paste capable of filling the inter-blade spaces of the collector.
Afin de remédier à ce problème, des balais présentant un meilleur comportement en présence d’humidité ont été installés. Cependant, les conditions d’immersion et d’humidité dans le compartiment moteur ne sont pas suffisamment connues pour empêcher de manière certaine la formation d’un amalgame dans les espaces inter-lames.To remedy this problem, brooms with better behavior in the presence of moisture have been installed. However, the conditions of immersion and humidity in the engine compartment are not sufficiently known to definitely prevent the formation of an amalgam in the inter-blade spaces.
Cet amalgame remplissant les espaces inter-lames peut présenter la particularité de devenir conducteur sous certaines conditions de température et d’humidité et provoque alors un court-circuit.This amalgam filling the spaces between blades can have the particularity of becoming conductive under certain conditions of temperature and humidity and then causes a short circuit.
Une autre solution envisageable est la suppression de balais via l’utilisation de moteurs sans balais. Cependant, pour des questions de coût, l’utilisation de moteurs disposant de balais est préférée.Another possible solution is the removal of brushes via the use of brushless motors. However, for cost reasons, the use of motors with brushes is preferred.
La demanderesse a découvert, de manière surprenante, que le remplissage des espaces inter-lames d’un collecteur de moteur électrique à l’aide d’une composition électriquement isolante comprenant du graphite, permettait de surmonter les inconvénients tels que mentionnés ci-dessus, notamment d’empêcher le dépôt d’un amalgame dans lesdits espaces inter-lames. L’invention a donc pour objet une composition électriquement isolante comprenant du graphite.The Applicant has surprisingly found that the filling of the inter-leaf spaces of an electric motor collector with an electrically insulating composition comprising graphite, overcomes the disadvantages as mentioned above, in particular to prevent the deposit of an amalgam in said inter-leaf spaces. The invention therefore relates to an electrically insulating composition comprising graphite.
Un autre objet de l’invention est un collecteur comprenant au moins deux lames séparées latéralement entre elles par un espace inter-lame rempli d’une composition selon l’invention.Another object of the invention is a collector comprising at least two blades separated laterally from each other by an interspace blade filled with a composition according to the invention.
Enfin, l’invention a pour objet un procédé de colmatage d’un ou plusieurs espace(s) inter-lame(s) d’un collecteur selon l’invention d’une composition selon l’invention. D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront plus clairement à l’examen de la description détaillée et des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d’un collecteur de groupe moto-ventilateur à l’état neuf tel que décrit ci-dessus, et représentant l’art antérieur, - la figure 2 est une vue en coupe d’un collecteur de groupe moto-ventilateur, tel que décrit ci-dessus, comprenant un espace inter-lame rempli d’un amalgame sous la forme d’une pâte après traversée d’un gué par un véhicule motorisé, et représentant l’art antérieur, - la figure 3 est une vue en coupe d’un collecteur de groupe moto-ventilateur comprenant un espace inter-lame rempli d’une composition selon un mode particulier de l’invention avant utilisation d’un véhicule motorisé, - la figure 4 est une vue en coupe d’un collecteur de groupe moto-ventilateur comprenant un espace inter-lame rempli d’une composition selon un mode particulier de l’invention après traversée d’un gué par un véhicule motorisé.Finally, the subject of the invention is a process for clogging one or more inter-blade space (s) of a collector according to the invention of a composition according to the invention. Other advantages and features of the invention will appear more clearly on examination of the detailed description and the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a sectional view of a motor-fan group collector in the state As is described above, and representing the prior art, FIG. 2 is a sectional view of a motor-fan unit manifold, as described above, comprising an inter-blade space filled with an amalgam in the form of a paste after crossing a ford by a motor vehicle, and representing the prior art, - Figure 3 is a sectional view of a motor-fan unit manifold comprising a space between Blade filled with a composition according to a particular embodiment of the invention before use of a motorized vehicle, - Figure 4 is a sectional view of a motor-fan unit manifold comprising an inter-blade space filled with a composition according to a mode particular of the invention after crossing a ford by a motor vehicle.
Il est précisé en outre que les expressions « compris entre... et... » et « de... à... » utilisées dans la présente description doivent s’entendre comme incluant chacune des bornes mentionnées.It is further specified that the expressions "between ... and ..." and "from ... to ..." used in this description should be understood to include each of the mentioned terminals.
Avantageusement, le graphite est sous la forme d’un agglomérat ou d’une poudre.Advantageously, the graphite is in the form of an agglomerate or a powder.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, la poudre de graphite comprend un ou plusieurs liants.According to a preferred embodiment of the invention, the graphite powder comprises one or more binders.
Un autre objet de l’invention est un collecteur de moteur électrique comprenant au moins deux lames séparées latéralement entre elles par un espace inter-lame, ledit espace inter-lame étant rempli d’une composition selon l’invention.Another object of the invention is an electric motor collector comprising at least two blades separated laterally by an interblade space, said interblade space being filled with a composition according to the invention.
De manière préférée, le moteur est un moteur à courant continu ou un moteur universel à courant continu ou alternatif.Preferably, the motor is a DC motor or a universal DC or AC motor.
De manière particulièrement préférée, le moteur est un moteur de groupe moto ventilateur de refroidissement. L’invention a également pour objet un procédé de colmatage d’un ou plusieurs espace(s) inter-lame(s) d’un collecteur tel que défini précédemment d’une composition selon l’invention, comprenant l’étape suivante : a) remplir ledit espace inter-lame dudit collecteur par ladite composition de manière à ce que la surface externe de la composition soit alignée avec les surfaces externes des lames.In a particularly preferred manner, the engine is a motorcycle cooling fan motor unit. The subject of the invention is also a process for clogging one or more inter-blade space (s) of a collector as defined above with a composition according to the invention, comprising the following step: fill said interblade space of said manifold with said composition so that the outer surface of the composition is aligned with the outer surfaces of the blades.
Avantageusement, le procédé comprend une étape supplémentaire b) de lissage de la surface externe de ladite composition.Advantageously, the method comprises an additional step b) smoothing the outer surface of said composition.
Préférentiellement, le procédé comprend une étape supplémentaire c) de séchage de la composition.Preferably, the process comprises an additional step c) of drying the composition.
Comme cela a été discuté auparavant, la figure 1 illustre un mode de réalisation particulier d’un collecteur 1 de moteur de groupe moto-ventilateur à l’état neuf, c’est-à-dire avant son utilisation au sein d’un véhicule motorisé.As has been discussed previously, FIG. 1 illustrates a particular embodiment of a collector 1 of motor-fan motor unit in the new state, that is to say before its use within a vehicle. motorized.
Le collecteur 1 comprend ici deux lames 2 et 3 et un espace inter-lame 4 vide. Le collecteur 1 est monté sur une couche isolante 5. Un balai 6, constitué d’un matériau comprenant du carbone et du cuivre, appuie sur la lame 3. Plus précisément, la lame 2 comprend une surface interne 2a en contact avec la couche 5 et une surface externe 2b, opposée à la surface interne 2a, destinée à être en contact avec le balai 6. De même, la lame 3 comprend une surface interne 3a en contact avec la couche 5 et une surface externe 3b, opposée à la surface interne 3a, destinée à être en contact avec le balai 6.The collector 1 here comprises two blades 2 and 3 and an empty inter-blade space 4. The collector 1 is mounted on an insulating layer 5. A brush 6, made of a material comprising carbon and copper, bears on the blade 3. More specifically, the blade 2 comprises an inner surface 2a in contact with the layer 5 and an outer surface 2b, opposite to the inner surface 2a, intended to be in contact with the blade 6. Similarly, the blade 3 comprises an inner surface 3a in contact with the layer 5 and an outer surface 3b, opposite to the surface internal 3a, intended to be in contact with the blade 6.
La figure 2 illustre la situation suivante : le véhicule motorisé, muni du collecteur 1 illustré à la figure 1, traverse un passage à gué dont le niveau d’eau est suffisamment haut pour endommager le collecteur. L’eau s’est infiltrée jusqu’au niveau du collecteur 1 et a réagi avec le carbone et le cuivre compris dans le matériau du balai 6. Un amalgame 7, sous la forme d’une pâte, s’est formé et s’est déposé dans l’espace inter-lame 4. Il est également réparti sur les surfaces externes 2b et 3b.Figure 2 illustrates the following situation: the motorized vehicle, provided with the manifold 1 shown in Figure 1, through a fording passage whose water level is high enough to damage the collector. The water has infiltrated to the level of the collector 1 and has reacted with the carbon and copper included in the material of the blade 6. An amalgam 7, in the form of a paste, has formed and is deposited in the inter-blade space 4. It is also distributed on the outer surfaces 2b and 3b.
On se référera aux figures 3 et 4 qui illustrent un mode de réalisation particulier d’un collecteur selon l’invention.Referring to Figures 3 and 4 which illustrate a particular embodiment of a collector according to the invention.
On voit sur la figure 3 un collecteur 10 à l’état neuf, c’est-à-dire avant utilisation d’un véhicule motorisé.We see in Figure 3 a collector 10 in the new state, that is to say before use of a motor vehicle.
Le collecteur 10 comprend ici deux lames 20 et 30 et un espace inter-lame 40 vide. Le collecteur 10 est monté sur une couche isolante 50. Un balai 60, constitué d’un matériau comprenant du carbone et du cuivre, appuie sur la lame 30. Plus précisément, la lame 20 comprend une surface interne 20a en contact avec la couche 50 et une surface externe 20b, opposée à la surface interne 20a, destinée à être en contact avec le balai 60. De même, la lame 30 comprend une surface interne 30a en contact avec la couche 50 et une surface externe 30b, opposée à la surface interne 30a, destinée à être en contact avec le balai 60. L’espace inter-lame 40 est rempli d’une composition 8 selon un mode particulier de l’invention comprenant du graphite. La composition 8 comprend une surface interne 8a au fond de l’espace inter-lame 40 en contact avec la couche isolante 50 et une surface externe 8b alignée avec les surfaces externes 20b et 30b.The collector 10 here comprises two blades 20 and 30 and an inter-blade space 40 empty. The collector 10 is mounted on an insulating layer 50. A brush 60, made of a material comprising carbon and copper, bears on the blade 30. More specifically, the blade 20 comprises an inner surface 20a in contact with the layer 50 and an outer surface 20b, opposite the inner surface 20a, intended to be in contact with the blade 60. Similarly, the blade 30 includes an inner surface 30a in contact with the layer 50 and an outer surface 30b, opposite to the surface 30a, intended to be in contact with the brush 60. The inter-blade space 40 is filled with a composition 8 according to a particular embodiment of the invention comprising graphite. The composition 8 comprises an inner surface 8a at the bottom of the interblade space 40 in contact with the insulating layer 50 and an outer surface 8b aligned with the outer surfaces 20b and 30b.
La figure 4 est une vue en coupe du collecteur 10 après la traversée par le véhicule motorisé d’un passage à gué dont le niveau d’eau est suffisamment haut pour endommager le collecteur. L’eau s’est infiltrée jusqu’au niveau du collecteur 10 et a réagi avec le carbone et le cuivre compris dans le matériau du balai 60. L’amalgame 7, sous la forme d’une pâte, s’est également formé. L’amalgame 7 est cette fois uniquement réparti sur les surfaces externes 20b et 30b et sur la surface externe 8b de la composition 8.Figure 4 is a sectional view of the collector 10 after crossing by the motor vehicle of a fording which the water level is high enough to damage the collector. The water infiltrated to the collector 10 and reacted with the carbon and copper included in the brush material 60. The amalgam 7, in the form of a paste, was also formed. The amalgam 7 is this time only distributed on the outer surfaces 20b and 30b and on the outer surface 8b of the composition 8.
Ainsi, la présence de la composition selon l’invention permet d’empêcher tout encrassement de collecteur de moteur électrique, notamment en évitant le dépôt de l’amalgame dans les espaces interlames du collecteur après la traversée d’un passage à gué par un véhicule motorisé.Thus, the presence of the composition according to the invention makes it possible to prevent fouling of the electric motor collector, in particular by avoiding the deposit of the amalgam in the interglam spaces of the collector after crossing a fording passage by a vehicle. motorized.
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| FR3045918B1 (en) | 2020-07-31 |
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